基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
基于HIL的综合能源系统联合暂态优化控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及综合能源系统优化控制
，尤其涉及一种基于
HIL
的综合能源系统联合暂态优化控制方法及系统
。

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]随着全球经济的不断发展和能源需求的持续增长，发展可持续
、
高效
、
环保的能源体系成为目前的发展趋势
。
园区综合能源系统
(PIES)
为解决能源问题提供了新的思路和方案
。
[0004]园区综合能源系统
(PIES)
是一种将多种能源资源
(
如太阳能
、
风能
、
生物质能等
)
进行集成和调度的系统，旨在提高能源利用效率
、
降低运行成本和减少环境污染
。
随着理论研究的深入和实际应用的需求，针对
PIES
的研究逐渐增多，如能源市场机制
、
能源管理策略
、
优化调度算法以及预测技术等
。
然而，受制于计算机设备的算力限制等因素，许多研究集中于长时间尺度的优化调度，缺少针对短时间尺度的研究，如
PIES
的暂态分析
、
优化控制
、
故障诊断等，而暂态过程与系统的稳定性
、
调节时间等参数密切相关，对系统的安全稳定和高效运行起着至关重要的作用
。
[0005]现有技术中，
PIES
的建模方法多为数学建模，其模型精度较低，优化调度等分析结果与实际系统相比误差较大
。
此外，现有技术中
PIES
优化调度目标函数多以经济性和碳排放为目标，属于
PIES
的稳态分析，没有涉及到
PIES
的暂态过程，无法针对
PIES
的稳定性
、
动态性能等重要指标作出分析和评价
。
另外，现有技术中针对
PIES
优化调度等研究，缺少实际验证的方法，算法和模型是孤立在外的
。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种基于
HIL(
硬件在环仿真
)
的综合能源系统联合暂态优化控制方法及系统，搭建园区综合能源系统机理仿真模型，同时构建提升系统动态性能的目标函数，将目标函数嵌入到
PIES
机理仿真模型中，并上传至
HIL(
硬件在环仿真
)
设备中实现快速的迭代优化，以得到
PIES
稳定性和动态性能两个目标最优的结果；实现仿真软件
、
代码编译软件和
HIL(
硬件在环仿真
)
三者的联合暂态优化控制
。
[0007]在一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0008]一种基于
HIL
的综合能源系统联合暂态优化控制方法，包括：
[0009]搭建园区综合能源系统机理仿真模型；
[0010]获取所述仿真模型中参与控制调节的设备数量，设备输出功率，设备开始调节输出功率的时间，以及设备达到最大输出功率的时间；
[0011]基于获取的数据，分别构建系统稳定性目标函数
、
系统调节时间目标函数
、
系统超调量目标函数和系统峰值时间目标函数；
[0012]将所述目标函数及求解算法嵌入到机理仿真模型中，将所述机理模型上传至硬件在环仿真设备中进行实时仿真运行，得到最优的决策变量，以提高系统的动态响应能力，降低系统的调节时间
、
超调量以及峰值时间
。
[0013]其中，所述仿真模型包括电力系统
、
热力系统
、
储能系统和监测与数据分析系统；其中，电力系统包括光伏
、
风机
、
电解水和燃料电池四部分；热力系统包括热电联产机组
、
空气源热泵
、
冷水机组和吸收式制冷机四部分；储能系统包括蓄电池储能
、
储热设备
、
储氢设备和储冷设备四部分；监测与控制系统用于实时监测电力系统
、
热力系统和储能系统的运行参数
、
出力状况以及控制参数并下达控制指令
。
[0014]将各目标函数和求解算法以执行程序的方式嵌入到机理仿真模型的监测与数据分析系统中，同时将监测与数据分析系统采集的数据接入到目标函数中；求解算法每次迭代所得到的优化控制参数通过监测与数据分析系统分别下发给电力系统
、
热力系统和储能系统
。
[0015]将嵌入执行程序的机理仿真模型通过上位机软件上传至
HIL
设备中进行仿真
。
[0016]在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0017]一种基于
HIL
的综合能源系统联合暂态优化控制系统，包括：
[0018]模型搭建模块，用于搭建园区综合能源系统机理仿真模型；
[0019]数据获取模块，用于获取所述仿真模型中参与控制调节的设备数量，设备输出功率，设备开始调节输出功率的时间，以及设备达到最大输出功率的时间；
[0020]目标函数构建模块，用于基于获取的数据，分别构建系统稳定性目标函数
、
系统调节时间目标函数
、
系统超调量目标函数和系统峰值时间目标函数；
[0021]仿真求解模块，用于将所述目标函数及求解算法嵌入到机理仿真模型中，将所述机理模型上传至硬件在环仿真设备中进行实时仿真运行，得到最优的决策变量，以提高系统的动态响应能力，降低系统的调节时间
、
超调量以及峰值时间
。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0023](1)
本专利技术将编写好的目标函数及遗传算法嵌入到
PIES
机理仿真模型中，并上传至
HIL
设备中进行实时仿真和遗传算法的快速迭代优化，实现了仿真软件
、
代码编译软件
、
硬件在环仿真设备三者的联合运行，通过
HIL
设备可以实现快速地优化迭代，实现优化
‑
仿真
‑
验证的一体化设计；可以提高电力系统，热力系统和储能系统的稳定性，提高系统的动态响应能力，降低系统的调节时间，超调量以及峰值时间
。
[0024](2)
本专利技术分别构建了系统稳定性目标函数
、
系统调节时间目标函数
、<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
HIL
的综合能源系统联合暂态优化控制方法，其特征在于，包括：搭建园区综合能源系统机理仿真模型；获取所述仿真模型中参与控制调节的设备数量，设备输出功率，设备开始调节输出功率的时间，以及设备达到最大输出功率的时间；基于获取的数据，分别构建系统稳定性目标函数
、
系统调节时间目标函数
、
系统超调量目标函数和系统峰值时间目标函数；将所述目标函数及求解算法嵌入到机理仿真模型中，将所述机理模型上传至硬件在环仿真设备中进行实时仿真运行，得到最优的决策变量，以提高系统的动态响应能力，降低系统的调节时间
、
超调量以及峰值时间
。2.
如权利要求1所述的一种基于
HIL
的综合能源系统联合暂态优化控制方法，其特征在于，所述仿真模型包括电力系统
、
热力系统
、
储能系统和监测与数据分析系统；其中，电力系统包括光伏
、
风机
、
电解水和燃料电池四部分；热力系统包括热电联产机组
、
空气源热泵
、
冷水机组和吸收式制冷机四部分；储能系统包括蓄电池储能
、
储热设备
、
储氢设备和储冷设备四部分；监测与控制系统用于实时监测电力系统
、
热力系统和储能系统的运行参数
、
出力状况以及控制参数并下达控制指令
。3.
如权利要求1所述的一种基于
HIL
的综合能源系统联合暂态优化控制方法，其特征在于，所述系统稳定性目标函数以系统中所有设备的功率调节误差
F1最小为目标；其中，
n
表示仿真模型中参与控制调节的设备数量，
P
SEi
表示设备
i
输出功率的设定值；
P
REi
表示设备
i
输出功率的实际值；
K
i
表示不同设备的权值系数
。4.
如权利要求1所述的一种基于
HIL
的综合能源系统联合暂态优化控制方法，其特征在于，所述系统调节时间目标函数以系统的调节总时间
F2最短为目标；其中，
n1、n2、n3分别表示电力系统
、
热力系统和储能系统中参与控制调节的设备数量；
t
SEi
、t
SEj
和
t
SEk
分别表示设备
i、j、k
稳定在输出功率设定值允许的误差范围的时间；
t
STi
、t
STj
和
t
STk
分别表示设备
i、j、k
接收控制调节指令，开始调节输出功率的时间；
H1、H2、H3分别表示电力系统
、
热力系统和储能系统的调节时间权值系数
。5.
如权利要求1所述的一种基于
HIL
的综合能源系统联合暂态优化控制方法，其特征在于，所述系统超调量目标函数以系统的总超...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞琪，张玉璞，潘广旭，孙波，周海妮，迟青青，路军，公维帅，高一文，冀小璇，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司日照供电公司山东大学，
类型：发明
国别省市：