【技术实现步骤摘要】
本专利技术的技术方案属于分布式电源规划，具体地说是一种基于改进型斑马优化算法的分布式能源系统优化配置方法。
技术介绍
1、在全球经济发展速度迅猛增加的背景下，过量消耗化石能源使得能源短缺和空气中污染物浓度大幅增加等问题日益加剧。很多国家和地区相继提出各自的脱碳战略目标，承诺在2060年之前达到碳中和，同时，建筑能耗作为重要的能源消耗环节，在2060年预估将增长50％。因此，加速推动可再生能源代替化石燃料的进程已成为迫切需求。具有安装灵活、运行可靠、适合集成清洁能源等优点的分布式能源系统(des)被认为是最具发展前景的可再生能源系统，超过30个国家的des装机容量超过10gw。不同于集中式供能形式，部署在需求侧的des可以合理利用多种能源，更加灵活地满足包括用户的多种供能需求。耦合可再生能源的des系统的架构设计与优化配置是当前的热门研究课题。传统规划算法的求解过程较为复杂、求解速度过慢，容易陷入局部最优。寻找一种性能优异的智能算法和建立一种考虑因素更为全面的分布式电源规划模型对解决分布式电源规划问题尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：针对包含光伏、天然气、地热和传统化石能源等的分布式能源系统(des)，在系统的建设与运维年度成本、污染物排放量、燃料消耗量最小化为目标的前提下进行优化配置，
2、本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于改进型斑马优化算法的des优化配置方法，这里分布式能源系统指集成地源热泵、燃气轮机、光伏装置、储能
3、提出一种改进型斑马优化算法和建立一个耦合可再生能源的des系统模型。
4、步骤1：建立耦合了太阳能和地热能转化设备，并引入储能设备调控系统中的能流的des系统结构，得到主要由动力子系统、供热与制冷子系统、储能子系统和辅助供能模块构成的des系统。
5、步骤2：建立以经济成本节约率(ecsr)、污染物排放减少率(perr)、能源节约率(esr)为目标的系统设备容量和地源热泵供应比例的优化模型。在排放目标函数中计及了so2、co2、nox的排放。
6、步骤3：选取跟随电负荷(fel)策略指导des的运行，最大程度上开发des的性能，减少更多成本和污染物排放。
7、步骤4；对斑马优化算法(zebra optimization algorithm(zoa)进行改进，得到改进型斑马优化算法。
8、步骤5：设置改进型斑马优化算法的参数。应用改进型斑马优化算法对分布式电源模型进行求解，得到分布式电源最优规划结果，确定分布式能源系统的最优配置方案。
9、进一步的，所述步骤1具体包括以下步骤：
10、步骤1.1，分布式能源系统主要由动力子系统、供热与制冷子系统、储能子系统和辅助供能模块构成。
11、步骤1.2，动力子系统包含化石燃料驱动的燃气轮机(gt)和吸收太阳能的光伏装置(pv)，是系统的主要电能来源。
12、步骤1.3，供热与制冷子系统主要由3个模块组成：用于制热的余热回收利用单元(hr)和燃气锅炉，利用热能制冷的吸收式制冷机(ac)，兼具冷、热供应能力的地源热泵(gshp)。
13、步骤1.4，可实现短时供能的蓄电装置(es)和蓄热装置(hs)组成了储能子系统。
14、步骤1.5，辅助供能模块包括换热器(he)和公用电网，he用于整合供冷与制热子系统提供的能量，将其传输给不同的用户。
15、进一步，所述步骤2的具体实现方法包括以下步骤：
16、步骤2.1，确定经济成本节约率ecsr为目标函数，其数学表达式如下：
17、
18、式中，crs和cdes分别表示参考系统和des所花费的经济成本。以des为例，其成本cdes可通过以下方程详细表示：
19、
20、式中，p、nk、m分别表示利息、des第k个设备的安装容量和其使用寿命；为设备对应的投资成本；δgrid和δgas表示每千瓦时电能和天然气的购买成本。
21、步骤2.2，确定污染物排放减少率perr为目标函数，其数学表达式如下：
22、
23、式中，prs和pdes分别表示参考系统和des的污染物排放，其中考虑了co2、so2和nox的排放量，pdes的详细计算公式如下：
24、
25、式中，γco2，g和γco2，e分别表示天然气和外部电网的co2排放因子，γso2，g和γso2，e分别表示天然气和外部电网的so2排放因子，γnox，g和γnox，e分别表示天然气和外部电网的nox排放因子。
26、步骤2.3，确定能源节约率esr为目标函数，其数学表达式如下：
27、
28、式中，frs和fdes分别表示参考系统和des的燃料消耗总量，包含gb和gt消耗的天然气fgb和fgt以及外部电网发电所燃烧的化石燃料fgrid。
29、步骤2.4，确定目标函数为包含经济成本节约率(ecsr)、污染物排放减少率(perr)、能源节约率(esr)三种评估指标的综合函数，其表达式如下：
30、min f＝1-(ω1·ecsr+ω2·perr+ω3·esr) (6)
31、式中，ω1、ω2、ω3表示衡量ecsr、perr、esr重要性的权重系数，本方法采用最常用的等权重法，令ω1＝ω2＝ω3＝1/3。
32、步骤2.5，确定分布式电源模型的约束条件：
33、(1)制冷平衡约束：des的制冷平衡方程可表示为：
34、
35、
36、式中，qac，out分别表示区域内用户的冷负荷需求总和、gshp和ac的制冷量，kc为制冷比，用于调节gshp在制冷季的出力。gshp在利用地热能进行制冷时消耗的电能和ac吸收的热量qac，in可分别表示如下：
37、
38、
39、式中，ηac和表示ac和gshp的制冷效率。
40、(2)热平衡约束：des的热平衡方程可表示为：
41、
42、式中，qhe表示区域内用户的热负荷需求总和、gshp和he提供的热量；kh为供暖比，用于调节gshp在供暖季的出力；qhe，in和ηhe表示流入he的热量和he的转化效率；qgt、qgb、qhs，out分别表示来源于gt、gb和hs的热量，qhs，in表示des产热过多时由hs吸收本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于改进斑马优化算法的能源系统优化配置方法，其特征在于提出一种改进斑马优化算法和建立一个耦合可再生能源的DES系统模型；具体步骤如下：
【技术特征摘要】
1.一种基于改进斑马优化算法的能源系统优化配置方法，其特征在于提出一种改...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玲玲，皮浩东，姬炳祥，杜鑫瑞，温甜宇，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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