多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法及系统，其属于综合能源系统运行优化技术领域，包括：获取客户侧综合能源系统中各能源设备的属性信息，以及客户对于各能源的负荷需求及各能源出力的相关信息；基于所述属性信息及相关信息分别构建考虑经济性、环保性以及高效性的优化目标函数及相关约束；其中，所述经济性优化目标函数考虑了设备运行维护成本、设备折旧成本以及设备启停成本指标；所述环保性优化目标函数考虑了污染物排放和环境成本；所述高效性优化目标函数采用负荷需求与能源输入的比值进行衡量；基于构建的优化目标函数，结合相关约束条件，对所述优化目标函数进行优化求解，获得最优的综合能源系统运行策略。源系统运行策略。源系统运行策略。

【技术实现步骤摘要】
多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法及系统


[0001]本专利技术属于综合能源系统运行优化
，尤其是涉及一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]专利技术人发现，在综合能源系统能效运行优化方面仍存在以下问题：
[0004]目前的优化模型目标的建立主要从经济和环境两方面进行考虑，而对于综合能源系统的高效性考虑较少；缺乏从经济、环保及高效的多目标约束角度的综合能效优化方案；其次，现有的优化模型中，在环保性方面缺乏对综合系统污染物排放及环境成本的考虑，在经济性方面，缺乏综合能源设备运行维护、设备折旧以及设备启停的考量，在高效性方面，现有方法大都通过用煤量的折合来进行考量，其无法对综合能源系统的高效性进行准确表达；同时，现有的多目标优化方式通常是将多目标优化转化为单目标优化方法，通过对转化后的单目标函数进行优化来获得最优解，而此种方式，由于各个目标函数的变化状态未知，存在只有一个目标函数在变优，其他所有目标函数都在变差的情况，导致求解结果无法满足实际需求。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法及系统，所述方案基于经济性、环保性及高效性的多目标函数设计，充分考虑了影响综合能源系统运行过程的各类因素，考虑更加全面合理，有效提高了客户侧综合能源系统运行优化的准确性。
[0006]根据本专利技术实施例的第一方面，提供了一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法，包括：
[0007]获取客户侧综合能源系统中各能源设备的属性信息，以及客户对于各能源的负荷需求及各能源出力的相关信息；
[0008]基于所述属性信息及相关信息分别构建考虑经济性、环保性以及高效性的优化目标函数及相关约束；其中，所述经济性优化目标函数考虑了设备运行维护成本、设备折旧成本以及设备启停成本指标；所述环保性优化目标函数考虑了污染物排放和环境成本；所述高效性优化目标函数采用负荷需求与能源输入的比值进行衡量；
[0009]基于构建的优化目标函数，结合相关约束条件，对所述优化目标函数进行优化求解，获得最优的综合能源系统运行策略；其中，所述优化目标函数的求解通过求取多个优化目标函数的帕累托最优解集，从所述帕累托最优解集选择一组解作为最优解。
[0010]进一步的，所述相关约束基于满足能源消耗与负荷需求之间的能量平衡关系以及每台能源设备的运行条件确定，所述相关约束包括能量平衡约束及设备出力约束；其中，能
量平衡约束包括电负荷平衡约束、热负荷平衡约束、冷负荷平衡约束及天然气负荷平衡约束；设备出力约束包括能源生产及转换设备的输出约束、储能电池约束、蓄热罐约束、蓄冰槽约束、以及设备出力和爬升速率约束。
[0011]进一步的，所述高效性优化目标函数，具体表示如下：
[0012][0013]其中，P
e
和P
g
分别为外部管网输入的电能和燃气，kW；L
e
和L
h
分别为电和热负荷，kW；S
e
和S
h
为考虑电池和其他储能形式的能量损耗后的实际储能，kW；D
e
和D
h
为考虑电池和其他储能形式的能量释放损失后的实际的能量释放，kW；λ
E
,λ
G
和λ
H
分别为电能、气体和热能的能量系数；λ
e
，λ
h
分别为电和热负荷的能量系数。
[0014]进一步的，所述经济性优化目标函数具体为电网购电成本、够热成本、天然气成本、设备运行维护成本、设备折旧成本以及设备启停成本之和的最小化优化；所述环保性优化目标函数具体为碳排放、污染物排放以及环境成本的最小化优化。
[0015]进一步的，对所述优化目标函数进行优化求解，具体采用粒子群算法求解多目标函数的帕累托最优解集。
[0016]进一步的，所述综合能源系统的客户侧负荷需求包括电负荷、热负荷、天然气负荷及冷负荷。
[0017]根据本专利技术实施例的第二方面，提供了一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化系统，包括：
[0018]数据获取单元，其用于获取客户侧综合能源系统中各能源设备的属性信息，以及客户对于各能源的负荷需求及各能源出力的相关信息；
[0019]目标函数构建单元，其用于基于所述属性信息及相关信息分别构建考虑经济性、环保性以及高效性的优化目标函数及相关约束；其中，所述经济性优化目标函数考虑了设备运行维护成本、设备折旧成本以及设备启停成本指标；所述环保性优化目标函数考虑了污染物排放和环境成本；所述高效性优化目标函数采用负荷需求与能源输入的比值进行衡量；
[0020]优化求解单元，其用于基于构建的优化目标函数，结合相关约束条件，对所述优化目标函数进行优化求解，获得最优的综合能源系统运行策略；其中，所述优化目标函数的求解通过求取多个优化目标函数的帕累托最优解集，从所述帕累托最优解集选择一组解作为最优解。
[0021]根据本公开实施例的第三个方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法。
[0022]根据本公开实施例的第四个方面，提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述的一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法。
[0023]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0024](1)本专利技术提供了一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法及系统，所述方案基于经济性、环保性及高效性的多目标函数设计，充分考虑了影响综合能源系统
运行过程的各类因素，考虑更加全面合理，有效提高了客户侧综合能源系统运行优化的准确性。
[0025](2)本专利技术在经济性优化目标函数的设计中，针对现有方案仅仅对综合能源系统用电成本和用气成本进行优化的问题，新增对综合能源设备运行维护、设备折旧以及设备启停成本的考量，新模型对综合能源系统经济性成本考虑更加完善。
[0026](3)本专利技术在环保性优化目标函数的设计中，针对现有方案考虑因素过于单一，无法细致的描述现实情况，例如，部分现有方案仅考虑电力和天然气折合二氧化碳排放总量，缺乏对其它污染物排放和对二氧化碳排放造成的环境成本的考虑，本专利技术所述方案在新模型中新增污染物排放成本和环境成本变量，使得现有综合能源系统环保性目标函数进一步完善。
[0027](4)本专利技术在高效性优化目标函数的设计中，考虑到现有方案大都通过用煤量的折合来进行考量，其无法对综合能源系统的高效性进行准确表达，本专利技术所述方案通过计算能源实际能量输入量(其中，综合能源系统本身合理利用的可再生能源，例如风能，光能和空本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法，其特征在于，包括：获取客户侧综合能源系统中各能源设备的属性信息，以及客户对于各能源的负荷需求及各能源出力的相关信息；基于所述属性信息及相关信息分别构建考虑经济性、环保性以及高效性的优化目标函数及相关约束；其中，所述经济性优化目标函数考虑了设备运行维护成本、设备折旧成本以及设备启停成本指标；所述环保性优化目标函数考虑了污染物排放和环境成本；所述高效性优化目标函数采用负荷需求与能源输入的比值进行衡量；基于构建的优化目标函数，结合相关约束条件，对所述优化目标函数进行优化求解，获得最优的综合能源系统运行策略；其中，所述优化目标函数的求解通过求取多个优化目标函数的帕累托最优解集，从所述帕累托最优解集选择一组解作为最优解。2.如权利要求1所述的一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法，其特征在于，所述相关约束基于满足能源消耗与负荷需求之间的能量平衡关系以及每台能源设备的运行条件确定，所述相关约束包括能量平衡约束及设备出力约束；其中，能量平衡约束包括电负荷平衡约束、热负荷平衡约束、冷负荷平衡约束及天然气负荷平衡约束；设备出力约束包括能源生产及转换设备的输出约束、储能电池约束、蓄热罐约束、蓄冰槽约束、以及设备出力和爬升速率约束。3.如权利要求1所述的一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法，其特征在于，所述高效性优化目标函数，具体表示如下：其中，P
e
和P
g
分别为外部管网输入的电能和燃气，kW；L
e
和L
h
分别为电和热负荷，kW；S
e
和S
h
为考虑电池和其他储能形式的能量损耗后的实际储能，kW；D
e
和D
h
为考虑电池和其他储能形式的能量释放损失后的实际的能量释放，kW；λ
E
,λ
G
和λ
H
分别为电能、气体和热能的能量系数；λ
e
，λ
h
分别为电和热负荷的能量系数。4.如权利要求1所述的一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法，其特征在于，所述经济性优化目标函数具体为电网购电成本、够热成本、天然气成本、设备运行维护成本、设备折旧成本以及设备启停成本之和的最小化优化；所述环保性优化目标函数具体为碳排放、污染物排放以及环境成本的最小化优化。5.如权利要求1所述的一种多目标约束下客户侧综合能源系统运行优...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇超，吕炳霖，许保光，申炜杰，田晓，郭毅，李文芳，陈洪银，曾鸣，谢传胜，
申请(专利权)人：华北电力大学中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：