[发明专利]协同优化的综合能源系统设计方案的获取方法和系统

说明书

本公开公开了协同优化的综合能源系统设计方案的获取方法和系统，包括：确定备选设备种类和数量，以总量作为优化时的设备数量；根据设备数量和类型，以统一模型确定变量的数量和类型，包括设备顺序、设备容量和运行参数；基于设备的统一模型，将综合能源系统结构表示为链式结构；以链式结构的链式运行模式进行仿真得到运行数据，以设备的结构顺序、装机容量、控制参数为变量，以一次能源消耗、供能成本、碳排放量为目标，求解变量获得设备在链式结构中的排序结果；根据求解结果，获得系统设计结果。本公开为一体化设计方法，是从根本上解决由多设备多工况、结构复杂多变、多能流运行强耦合所引起的独立优化失效的问题。

技术领域

本公开属于综合能源系统规划技术领域，尤其涉及协同优化的综合能源系统设计方案的获取方法和系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

综合能源系统通过太阳能、生物质能、天然气等能源的互补利用同时满足用户冷、热、电等综合能量需求，极大提高其应对负荷变化的能力。系统中包含诸多不同类型的能量转换单元，集成形式复杂多样。间歇性可再生能源的接入不仅加深了系统多能流复杂性，更为运行状态注入了大量随机因素，遂使系统实际中容量配置与运行模态之间的耦合关系进一步加深。不仅动力设备选型对整体性能具有举足轻重的影响，而且不同动力技术相互迥异的特性使得各设备间的协同运行方式不尽相同，进而造成了系统结构的复杂多样。

另外，风、光、生物质等新能源、大规模储能设备及大量柔性负荷的接入，使综合能源系统的运行方式随机多变，系统设计中结构-容量-运行之间的耦合关系空前加深，以往针对单一结构或容量的多目标优化方法难以胜任，需要一体化设计的新方法。

因此，以性能为优化目标，以设备、能源和系统参数为输入，确定系统的能流结构、设备容量与互补运行方式是综合能源系统一体化设计所需解决的问题。而根据冷、热、电负荷变化情况和用户实际需求，全面评估不同能量转化技术的本质特性，实现系统优化配置设计，合理规划设备前期投资，准确匹配能源供需关系，已成为当前研究热点，备受学术界与企业界关注。

发明人在研究中发现，目前，国内外学者大多采用智能算法，通过启发式搜索的方式，集成优化系统的优化运行或容量配置。而若采用嵌套优化的思想，分别完成设备容量与运行参数的多目标优化，计算量和计算时间倍增，难以准确求解。若再加之综合能源系统结构的嵌套优化，则不能求解。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本公开提供了协同优化的综合能源系统一体化设计方案的获取方法。基于多种能源转换设备间互补的结构关系，容量配置与关键运行参数间的内在约束关系，建立设备的统一模型以描述综合能源系统的连接方式、运行方式和控制参数，从而将综合能源系统的结构-容量-运行集成于一体，实现在系统设计中的协同优化。

为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

协同优化的综合能源系统设计方案的获取方法，包括：

确定备选的设备种类和每种设备的数量，以设备总数量作为一体化优化时的设备数量上限；

根据设备数量和类型，以统一模型确定变量的数量和类型，包括设备顺序、设备容量和运行参数；

基于设备的统一模型，将综合能源系统结构表示为链式结构；

基于系统的链式结构，以链式运行模式进行仿真得到运行数据；

以设备的结构顺序、装机容量、控制参数为变量，以一次能源消耗、供能成本、碳排放量为目标，求解变量获得系统一体化设计的最佳方案，包括系统链式结构、系统网式结构、设备容量、运行参数。

进一步的技术方案，若求解结果中，某序位的设备容量为0，则删除该设备。