冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法
【专利摘要】本发明属于微网优化规划设计领域，涉及一种冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法，该方法以微网系统的全寿命周期经济现值最低和CO2排放量最小作为优化目标，外层优化模块采用基于NSGA-II的多目标遗传算法，根据所输入的系统各设备物理参数和经济参数以及内层优化模块输出的优化调度结果，寻找系统的最优设备组合和设备容量；内层优化模块采用混合整数线性规划算法，以系统运行费用最小为优化目标，根据外层优化模块给出的优化配置方案，求取系统典型日的最优运行策略，内层优化模块输出系统的优化调度结果，并将系统运行费用传递给外层优化模块。本发明能够实现冷热电联供微网系统的配置和运行策略的联合优化。
【专利说明】冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微网优化规划设计领域，提出了以微网系统的全寿命周期经济现值最低和CO2排放量最小作为优化目标的冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法。
【背景技术】
[0002]冷热电联供微网系统是一种以冷热电联供设备为核心，包含多个分布式单元(发电、储能等)，存在多元能量平衡的微网形态。随着传统煤炭、石油等化石能源的逐渐枯竭，环境问题的日益突出，作为分布式供能单元的有效组织形式，冷热电联供微网系统具有一次能源利用率高、污染小、可靠性高等优点，被广泛认为是解决能源问题的有效方案。
[0003]如何利用冷热电联供设备和可再生能源构建冷热电联供微网系统已成为当前工业界和学术界关注的焦点问题。目前，国内外对此开展了大量的研究，主要分为三个方面:冷热电联供微网系统的评估指标和方法；冷热电联供微网系统的运行策略；冷热电联供微网系统的优化规划模型和方法研究。
[0004]研究表明，冷热电联供微网系统的性能由设备配置方案(包括设备类型和设备容量)和运行策略决定。然而现阶段的优化规划设计方法，未能同时考虑各设备类型、容量和优化运行策略对系统多种运行性能的影响，在优化目标上，多利用加权值将多目标转化为单一优化目标，或单纯的单目标优化方法。此外，在冷热电联供微网系统中较少考虑蓄冷装置，如冰蓄冷设备。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提出一种冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法，该方法以全寿命周期经济现值和CO2排放量作为双优化目标，构建了双层优化规划设计模型，外层采用基于NSGA-1I的多目标遗传算法，开展设备类型和容量的优化配置计算；内层采用混合整数线性规划算法，开展系统经济最优运行策略的计算，从而实现了冷热电联供微网系统的配置和运行策略的联合优化。本发明的技术方案如下:
[0006]一种冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法，该方法以微网系统的全寿命周期经济现值最低和CO2排放量最小作为优化目标，提出可实现冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法，外层优化模块采用基于NSGA-1I的多目标遗传算法，根据所输入的系统各设备物理参数和经济参数以及内层优化模块输出的优化调度结果，寻找系统的最优设备组合和设备容量；内层优化模块采用混合整数线性规划算法，以系统运行费用最小为优化目标，根据外层优化模块给出的优化配置方案，求取系统典型日的最优运行策略，内层优化模块输出系统的优化调度结果，并将系统运行费用传递给外层优化模块，在优化过程中，根据采集的冷、热、电历史年数据以及光照强度，利用平均值模型计算典型日数据，根据采集天然气价格变化趋势，预测天然气月平均价格。
[0007]作为优选实施方式，在外层优化模块的变量选取上，选择微网中的燃气发电机类型、燃气发电机台数、吸收式制冷机容量、燃气锅炉容量、光伏电池容量、蓄电池容量、蓄热装置容量、蓄冰空调系统双工况主机容量和蓄冰容量为优化变量。
[0008]在内层优化模块的优化调度模型考虑功率平衡约束、设备性能约束和设备容量约束，其中，功率平衡包括电功率平衡约束、热功率平衡约束和冷功率平衡约束；设备性能约束包括燃气发电机性能约束、光伏发电性能约束、蓄电池性能约束、吸收式制冷机性能约束、蓄冰空调性能约束、燃气锅炉性能约束、蓄热装置性能约束和联络线性能约束。
[0009]其中，
[0010]电功率平衡约束为:
[0011]
【权利要求】
1.一种冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法，该方法以微网系统的全寿命周期经济现值最低和CO2排放量最小作为优化目标，提出可实现冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法，外层优化模块采用基于NSGA-1I的多目标遗传算法，根据所输入的系统各设备物理参数和经济参数以及内层优化模块输出的优化调度结果，寻找系统的最优设备组合和设备容量；内层优化模块采用混合整数线性规划算法，以系统运行费用最小为优化目标，根据外层优化模块给出的优化配置方案，求取系统典型日的最优运行策略，内层优化模块输出系统的优化调度结果，并将系统运行费用传递给外层优化模块，在优化过程中，根据采集的冷、热、电历史年数据以及光照强度，利用平均值模型计算典型日数据，根据采集天然气价格变化趋势，预测天然气月平均价格。
2.根据权利要求1所述的冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法，其特征在于，在外层优化模块的变量选取上，选择微网中的燃气发电机类型、燃气发电机台数、吸收式制冷机容量、燃气锅炉容量、光伏电池容量、蓄电池容量、蓄热装置容量、蓄冰空调系统双工况主机容量和蓄冰容量为优化变量。
3.根据权利要求1所述的冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法，其特征在于在内层优化模块的优化调度模型考虑功率平衡约束、设备性能约束和设备容量约束，其中，功率平衡包括电功率平衡约束、热功率平衡约束和冷功率平衡约束；设备性能约束包括燃气发电机性能约束、光伏发电性能约束、蓄电池性能约束、吸收式制冷机性能约束、蓄冰空调性能约束、燃气锅炉性能约束、蓄热装置性能约束和联络线性能约束。
4.根据权利要求3的冷热电联供微网系统的双层优化规划设计方法，其特征在于，其中，电功率平衡约束为:
【文档编号】G06Q50/06GK103617460SQ201310661953
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年12月6日 优先权日:2013年12月6日
【发明者】郭力, 王成山, 洪博文, 刘文建 申请人:天津大学