[发明专利]一种基于多目标随机优化的智能园区多能源微网配置方法

权利要求书

1.一种多目标随机优化的智能园区多能源微网配置方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、以智能园区内多能源微网配置系统投资和运营的经济性为目标，以热电置换设备、可再生分布式电源以及电储能设备的投资决策及投资容量为约束条件，构建基于容量配置导向的多能源微网配置优化模型；

S2、以降低模型中非线性目标函数和约束条件的求解难度为目标，优化具有固定容量的热电置换设备、可再生分布式电源以及电储能设备的相应配置决策方案，构建基于元件配置导向的多能源微网配置优化模型；

步骤S1中容量配置导向模型通过线性加权的方式构建目标函数，表示如下：

F₁(x)＝minC_T＝C_I+C_OM，

式中，目标函数F₁(x)表示系统总年费成本最小；目标函数F₂(x)表示系统碳排放强度最低；C_T为系统总年费成本；C_I，C_OM分别表示多能源微网中各元件设备的投资年费成本和运行维护成本；表示系统的碳排放强度；分别表示多能源微网内部能量生产和外部购置能量所包含的碳排放强度；

所述目标函数通过约束条件构建下层优化模型，然后利用多目标随机优化方法对单目标进行优化处理，所述约束条件包括能量平衡约束、热力管道拓扑结构约束、电储能设备和蓄热设备投资和运行约束、分布式光伏和光热设备投资和运行约束、热泵投资和运行约束、吸收式制冷机投资和运行约束以及燃气锅炉投资和运行约束；

不同所述约束条件如下所示：

所述能量平衡约束包括不同场景下某节点处的电功率平衡、热功率平衡和冷平衡约束，表达式如下：

其中，公式均分别表示在规划场景ω_i下t时段检测到的数据，N_ω表示规划场景，表示节点i处分布式光伏出力；分别表示节点i处电储能设备的放电和充电功率；分别表示节点i处的主网输入和向主网供电功率；分别表示节点j向节点i以及节点i向节点j注入的电功率，分别表示CHP的电出力功率和节点i处吸收式制冷机充放电功率；O(i)表示与节点i相连接节点的集合；θ_e表示所在区域的综合线损率，表示节点i处CHP和光热设备的热功率；分别表示节点i处蓄热设备的放热和蓄热功率；为节点i处热泵的热功率；分别表示节点j向节点i注入功率以及节点i向节点j注入的热功率；分别表示节点i的电、冷负荷需求；分别表示节点i的热水加热负荷和其他热负荷需求的大小；表示节点i的处热泵的电功率；θ_th表示单位长度热管道的热损耗；分别表示节点i处热泵和吸收式制冷机的冷功率，分别表示节点i处吸热功率和冷功率；

所述热力管道拓扑结构约束包括供热节点的约束和热力管道拓扑结构约束，表达式如下：

式中，N_I表示供热节点，表示任意两个节点i和j之间的上游供热点，O_i、O_j分别表示供热节点处的节点度数的数量，分别表示节点j向节点i注入功率以及节点i向节点j注入的热功率，M表示节点系数；

所述设备选择约束表达式为：

式中，分别表示在节点i处投资热泵以及吸收式制冷机的0-1决策变量，Y_i^st、Y_i^pv分别表示光热和分布式光伏的占地约束，Y_i表示同一用户节点具有安装光热和分布式光伏条件的有限面积；

所述CHP投资和运行约束表达式为：

其中，分别表示单一节点上CHP投资容量的上下限；表示单一节点上CHP投资容量，表示单一节点上的投资决策，分别表示CHP的电转换和热转换效率；分别表示CHP的电出力功率和热出力功率；公式为CHP天然气消耗量约束；

所述电储能设备和蓄热设备投资和运行约束表达式为：

式中，分别表示单一节点上电储能设备和蓄热设备投资容量；分别表示单一节点上电储能设备和蓄热设备投资容量的上限；分别表示蓄热设备的储热和放热效率；表示在规划场景ω_i下t时段节点i处的电储能设备和蓄热设备的蓄电量，分别表示蓄热设备的储热和放热功率，分别表示蓄热设备的储热和放热总功率；

分布式风机投资和运行约束表达式：

式中，为0-1变量，表示节点i处是否具有分布式风机安装条件；表示单一节点上分布式风机投资容量上限；为在规划场景ω_i下t时段节点i处的风速；v_ci，v_rat和v_co分别表示风机的切入、额定和切出风速；

所述分布式光伏和光热设备投资和运行约束表达式：

式中，表示分布式光伏的设备投资和运行约束；表示光热设备的投资和运行约束；表示节点i处单位面积光伏装机容量；表示单一节点上分布式光伏的投资容量上限；r_i,ω,t表示规划场景ω_i下t时段节点i处的光照辐射强度；分别表示分布式光伏以及分布式风热设备额定光照辐射强度；η^pv，η^st分别表示分布式光伏和光热设备发电和制热效率系数；

所述热泵投资和运行约束表达式为：

式中，表示节点i处热泵的投资决策0-1变量；为0-1变量，分别表示规划场景ω_i下t时段节点i处热泵是处于制热还是制冷工况；分别表示单一节点上热泵的投资容量上下限；为热工况下计算热泵可用容量的辅助变量，为工况指示变量、为热泵投资容量，为热泵制热和制冷功率上下限，分别表示热泵的制热和制冷效率系数；

所述吸收式制冷机投资和运行约束表达式为：

式中，表示节点i处吸收式制冷机的投资决策0-1变量；分别表示单一节点中吸收式制冷机投资容量的上下限；η^ch表示吸收式制冷机的效率系数；

所述燃气锅炉投资和运行约束表达式为：

式中，表示节点i处燃气锅炉的投资决策0-1变量；分别表示单一节点中燃气锅炉投资容量的上下限；η^bo表示燃气锅炉的燃烧工作效率系数。