考虑综合用户满意度的社区综合能源系统多目标优化方法技术方案

本发明专利技术涉及一种考虑综合用户满意度的社区综合能源系统多目标优化方法，包括以下步骤：S1、初始化社区综合能源系统的基础数据；S2、构建社区综合能源系统设备模型、柔性负荷模型、热负荷模型以及冷负荷模型；S3、构建以冷热电联供社区综合能源系统运行成本最小、用户综合不满意度最低以及碳排放量最少作为优化目标的多目标优化运行数学模型；S4、采用NSGA

【技术实现步骤摘要】
考虑综合用户满意度的社区综合能源系统多目标优化方法


[0001]本专利技术涉及社区能源优化
，尤其是涉及一种考虑综合用户满意度的社区综合能源系统多目标优化方法。

技术介绍

[0002]随着能源的消耗和环境污染等问题的加剧，以冷热电联供系统为核心的综合能源系统(IES)因具有多能互补和提高能源利用率的优点而得到迅速发展。结合需求侧响应的IES具有降低运营成本的潜力，考虑用户满意度来挖掘需求响应潜力更符合实际需求，如何在IES的优化调度中做到统筹兼顾系统运行成本、用户满意度及碳排放量等多个因素成为了一个挑战，因此需要在考虑用户满意度下对综合能源系统进行多目标优化。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑综合用户满意度的社区综合能源系统多目标优化方法。
[0004]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0005]一种考虑综合用户满意度的社区综合能源系统多目标优化方法，包括以下步骤：
[0006]S1、初始化社区综合能源系统的基础数据；
[0007]S2、构建社区综合能源系统设备模型、柔性负荷模型、热负荷模型以及冷负荷模型；
[0008]S3、构建以冷热电联供社区综合能源系统运行成本最小、用户综合不满意度最低以及碳排放量最少作为优化目标的多目标优化运行数学模型；
[0009]S4、采用NSGA
‑Ⅱ
算法对多目标优化运行模型进行求解，得到最优Pareto前沿，利用熵值TOPSIS法选择最优调度方案。
[0010]所述的步骤S1中，社区综合能源系统的基础数据包括社区综合能源系统的设备参数、风光日前预测数据、电负荷日前预测数据、热负荷用水量数据、典型日室外温度数据和分时电价参数。
[0011]所述的社区综合能源系统的设备包括能源生产设备、能源转换设备和储能设备，所述的能源转换设备包括电锅炉、溴化锂制冷机以及电制冷机，所述的储能设备包括蓄电池、蓄热罐和蓄冷罐，用能负荷模型包括电负荷、热负荷和冷负荷，能源包括电能、热能、冷能和天燃气。
[0012]所述的步骤S2中，系统设备模型包括发电设备模型、能量转换设备模型和储能设备模型，所述的柔性负荷模型包括可削减负荷模型、可平移负荷模型以及可转移负荷模型。
[0013]所述的发电设备模型包括微型燃气轮机模型，则表达式为：
[0014][0015]其中，为t时刻的微型燃气轮机排气余热量，为t时刻微型燃气轮机的输出电功率，η
e
为微燃机的发电效率，η1为微型燃气轮机的热损失系数；
[0016]所述的能量转换设备模型的表达式为：
[0017][0018]其中，j为能量转换设备类型的指标类别，为t时段能量转换设备的输出热冷功率，为t时段能量转换设备的输入量，η
j,en
为j类设备的能源转换效率；
[0019]储能设备模型的表达式为：
[0020][0021]其中，m为储能设备类型的指标类别，为第m类储能设备在t和t
‑
1时段的充能状态，σ为储能设备的损耗系数，X
t
、Y
t
为储能设备在t时段的充放能状态，和为储能设备在t时段的充放能功率，ρ
cha
、ρ
dis
分别为储能设备的充放能能效系数，E
ps
为储能设备的额定容量，Δt为时间间隔；
[0022]所述的可削减负荷模型的表达式为：
[0023][0024]其中，分别为可削减负荷在t和t
‑
1时段的削减状态量，表示响应削减，表示不响应削减，分别为最大、最小削减时间；
[0025]所述的可平移负荷模型的表达式为：
[0026][0027]其中，分别为可平移负荷平移区间上下限，为调度之前的原始负荷起始时刻，为可平移负荷在t时段的平移状态量，表示响应平移，表示不响应平移，为最大平移次数，T为总时段数；
[0028]所述的可转移负荷模型的表达式为：
[0029][0030]其中，为可转移负荷在t时段的转移状态量，分别为可转移负荷功率的最小、最大值，为设备最小持续运行时间。
[0031]所述的步骤S3中，多目标优化运行数学模型的表达式为：
[0032][0033]其中，F1为系统运行成本，F2为综合用户满意度，F3为碳排放量，h
i
(x)和g
i
(x)分别为该模型的等式约束和不等式约束，F
B
为总购能成本，F
O
为设备维护成本，F
D
为柔性负荷调度成本，f
E
为用户的用电不满意度，f
T
为用户的冷热不满意度，λ1、λ2为权重系数，为t时刻微型燃气轮机的输出电功率，为燃气锅炉t时刻的输出热功率，为t时刻与电网交换功率，ξ
MT
、ξ
GB
、ξ
grid
分别为微型燃气轮机、燃气锅炉和燃煤电厂输出单位功率电能的CO2排放系数。
[0034]所述的总购能成本的计算式为：
[0035][0036]其中，k
b_grid
为向电网购电电价，k
s_grid
为向电网售电电价，k
gas
为燃气单价，为t时刻微型燃气轮机耗气量，为t时刻燃气锅炉的耗气量；
[0037]所述的设备维护成本的计算式为：
[0038][0039]其中，k
i
为对应设备i，i∈{MT,WT,PV,GB,EC,ES,HS,CS}的运行维护成本系数，MT表示微型燃气轮机，WT表示风电机组，PV表示光伏机组，GB表示燃气锅炉，EC表示电制冷机，ES表示蓄电池，HS表示储热罐，CS表示蓄冷罐；
[0040]所述的柔性负荷调度成本的计算式为：
[0041][0042]其中，为可削减负荷在t时段的削减状态量，为可平移负荷在t时段的平移状态量，为可转移负荷在t时段的转移状态量，χ
cut
为单位功率削减的调度成本，χ
shift
为单位功率平移的调度成本，χ
trans
单位功率转移的调度成本，为可削减负荷t时段削减的功率，为可平移负荷t时段平移的功率，为可转移负荷t时段转移的功率。
[0043]所述的用户的用电不满意度的计算式为：
[0044][0045]其中，μ1，μ2，μ3为权重系数，为电不满意度函数调整参数；
[0046]所述的用户的冷热不满意度的计算式为：
[0047][0048]其中，σ1，σ2为权重系数，分别为t时段实际热水温度与期望热水温度的偏差量和室内实际温度与期望室内温度的偏差量，分别为热、冷不满意度函数调整系数。
[0049]所述的多目标优化运行数学模型的约束条件包括电功率平衡约束、热功率平衡约束、冷功率平衡约束、与电网交换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑综合用户满意度的社区综合能源系统多目标优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、初始化社区综合能源系统的基础数据；S2、构建社区综合能源系统设备模型、柔性负荷模型、热负荷模型以及冷负荷模型；S3、构建以冷热电联供社区综合能源系统运行成本最小、用户综合不满意度最低以及碳排放量最少作为优化目标的多目标优化运行数学模型；S4、采用NSGA
‑Ⅱ
算法对多目标优化运行模型进行求解，得到最优Pareto前沿，利用熵值TOPSIS法选择最优调度方案。2.根据权利要求1所述的一种考虑综合用户满意度的社区综合能源系统多目标优化方法，其特征在于，所述的步骤S1中，社区综合能源系统的基础数据包括社区综合能源系统的设备参数、风光日前预测数据、电负荷日前预测数据、热负荷用水量数据、典型日室外温度数据和分时电价参数。3.根据权利要求2所述的一种考虑综合用户满意度的社区综合能源系统多目标优化方法，其特征在于，所述的社区综合能源系统的设备包括能源生产设备、能源转换设备和储能设备，所述的能源转换设备包括电锅炉、溴化锂制冷机以及电制冷机，所述的储能设备包括蓄电池、蓄热罐和蓄冷罐，用能负荷模型包括电负荷、热负荷和冷负荷，能源包括电能、热能、冷能和天燃气。4.根据权利要求1所述的一种考虑综合用户满意度的社区综合能源系统多目标优化方法，其特征在于，所述的步骤S2中，系统设备模型包括发电设备模型、能量转换设备模型和储能设备模型，所述的柔性负荷模型包括可削减负荷模型、可平移负荷模型以及可转移负荷模型。5.根据权利要求4所述的一种考虑综合用户满意度的社区综合能源系统多目标优化方法，其特征在于，所述的发电设备模型包括微型燃气轮机模型，则表达式为：其中，为t时刻的微型燃气轮机排气余热量，为t时刻微型燃气轮机的输出电功率，η
e
为微燃机的发电效率，η1为微型燃气轮机的热损失系数；所述的能量转换设备模型的表达式为：其中，j为能量转换设备类型的指标类别，为t时段能量转换设备的输出热冷功率，为t时段能量转换设备的输入量，η
j,en
为j类设备的能源转换效率；储能设备模型的表达式为：其中，m为储能设备类型的指标类别，为第m类储能设备在t和t
‑
1时段的充能状态，σ为储能设备的损耗系数，X
t
、Y
t
为储能设备在t时段的充放能状态，和为储能设
备在t时段的充放能功率，ρ
cha
、ρ
dis
分别为储能设备的充放能能效系数，E
ps
为储能设备的额定容量，Δt为时间间隔；所述的可削减负荷模型的表达式为：其中，分别为可削减负荷在t和t
‑
1时段的削减状态量，表示响应削减，表示不响应削减，分别为最大、最小削减时间；所述的可平移负荷模型的表达式为：其中，分别为可平移负荷平移区间上下限，为调度之前的原始负荷起始时刻，为可平移负荷在t时段的平移状态量，表示响应平移，表示不响应平移，为最大平移次数，T为总时段数；所述的可转移负荷模型的表达式为：其中，为可转移负荷在t时段的转移状态量，分别为可转移负荷功率的最小、最大值，为设备最小持续运行时间。6.根据权利要求1所述的一种考虑综合用户满意度的社区综合能源系统多目标优化方法，其特征在于，所述的步骤S3中，多目标优化运行数学模型的表达式为：其中，F1为系统运行成本，F2为综合用户满意度，F3为碳排放量，h
i
(x)和g
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘蓉晖，孙改平，杨涛，杨秀，李芬，
申请(专利权)人：上海电力大学，
类型：发明
国别省市：