一种运载系统能源规划的方案优化方法及其相关装置与流程

本技术涉及能源优化规划领域，更具体的说，是涉及一种运载系统能源规划的方案优化方法及其相关装置。

背景技术：

1、随着运载技术的发展，全电动、能源利用多样的运载体越来越受到航运界和学术界的关注。例如豪华邮轮上大多设有电影院、俱乐部、餐厅、酒吧、ktv、游泳池等娱乐设施，是一种对能源利用要求较高的运载工具，也是典型的综合能源系统。作为综合能源系统的运载系统包含柴油发电机组、冷热电联供(combined cooling heating and power，cchp)机组、电制冷机、光伏发电设备、储能设备以及岸电装置，以满足运载系统的冷负荷、热负荷和电力负荷。cchp机组中主要涉及燃气轮机、余热回收装置、吸收式制冷机，储能设备主要涉及储电设备(如蓄电池)、储热设备(如蓄热罐)以及储冷设备(如蓄冷槽)。

2、运载系统上的各种能源设备每年需要投入采购，从而产生投资成本，而且需要定时定期进行运维，从而产生运维成本。通常地，考虑到碳排放要求，运载系统工程人员会对运载系统中的燃料使用设备(如燃气轮机)的碳排放量加以把控。

3、如今，在运载系统有效控制碳排放的基础上，其所付出的成本费用巨大。基于此，如何综合投资成本、运维成本以及碳排放的因素，对运载系统进行能源优化，以使运载系统低碳、低成本运行，是需要关注的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术提供了一种运载系统能源规划的方案优化方法及其相关装置，以使运载系统低碳、低成本运行。

2、为了实现上述目的，现提出具体方案如下：

3、一种运载系统能源规划的方案优化方法，包括：

4、获取运载系统的能源设备参数和运行约束条件，所述能源设备参数包括所述运载系统中的各个能源设备的型号信息；

5、基于所述能源设备参数，生成设备容量配置方案集合，并根据所述设备容量配置方案集合计算所述运载系统的设备年投资成本，所述设备容量配置方案集合包括所述运载系统中各个能源设备的容量参数；

6、基于所述设备容量配置方案集合以及各个能源设备的运行模式，构建所述运载系统的设备运维模型；

7、以年运维成本和碳排放量为优化目标，在所述运行约束条件下，生成所述设备运维模型的帕累托非劣解集，所述帕累托非劣解集包括若干个解决方案；

8、将所述帕累托非劣解集中所有解决方案中取得的最小年运维成本，与所述设备年投资成本相加，得到年总成本；

9、若所述年总成本小于预设成本阈值，则确定所述帕累托非劣解集中的与所述最小年运维成本对应的解决方案，为所述运载系统进行能源规划的优化方案。

10、可选的，所述以年运维成本和碳排放量为优化目标，在所述运行约束条件下，生成所述设备运维模型的帕累托非劣解集，包括：

11、在所述运行约束条件下，计算所述设备运维模型的最小年运维成本和最低碳排放量；

12、基于所述最小年运维成本和所述最低碳排放量，生成所述设备运维模型的帕累托非劣解集。

13、可选的，所述帕累托非劣解集中的每个解决方案的年运维成本不低于所述最小年运维成本，且不高于与所述最低碳排放量对应的解决方案的年运维成本；

14、所述帕累托非劣解集中的每个解决方案的碳排放量不低于所述最低碳排放量，且不高于与所述最低年运维成本对应的解决方案的碳排放量。

15、可选的，该方法还包括：

16、若所述年总成本不小于所述预设成本阈值，对所述帕累托非劣解集中的各个解决方案进行归一化，得到归一化解决方案，并将所述归一化解决方案确定为所述运载系统进行能源规划的优化方案。

17、可选的，所述各个能源设备的运行模式满足设备运行方程集，所述设备运行方程集包括若干条非线性方程；

18、在基于所述设备容量配置方案集合以及各个能源设备的运行模式，构建所述运载系统的设备运维模型之前，还包括：

19、针对每条非线性方程，对所述非线性方程进行线性化处理，以将所述非线性方程转换为线性方程。

20、一种运载系统能源规划的方案优化装置，包括：

21、能源设备参数获取单元，用于获取运载系统的能源设备参数和运行约束条件，所述能源设备参数包括所述运载系统中的各个能源设备的型号信息；

22、设备容量配置方案集合生成单元，用于基于所述能源设备参数，生成设备容量配置方案集合，并根据所述设备容量配置方案集合计算所述运载系统的设备年投资成本，所述设备容量配置方案集合包括所述运载系统中各个能源设备的容量参数；

23、设备运维模型构建单元，用于基于所述设备容量配置方案集合以及各个能源设备的运行模式，构建所述运载系统的设备运维模型；

24、帕累托非劣解集生成单元，用于以年运维成本和碳排放量为优化目标，在所述运行约束条件下，生成所述设备运维模型的帕累托非劣解集，所述帕累托非劣解集包括若干个解决方案；

25、年总成本计算单元，用于将所述帕累托非劣解集中所有解决方案中取得的最小年运维成本，与所述设备年投资成本相加，得到年总成本；

26、优化方案确定单元，用于若所述年总成本小于预设成本阈值，则确定所述帕累托非劣解集中的与所述最小年运维成本对应的解决方案，为所述运载系统进行能源规划的优化方案。

27、可选的，所述帕累托非劣解集生成单元，包括：

28、最小值计算单元，用于在所述运行约束条件下，计算所述设备运维模型的最小年运维成本和最低碳排放量；

29、解决方案集构建单元，用于基于所述最小年运维成本和所述最低碳排放量，生成所述设备运维模型的帕累托非劣解集。

30、可选的，所述帕累托非劣解集中的每个解决方案的年运维成本不低于所述最小年运维成本，且不高于与所述最低碳排放量对应的解决方案的年运维成本；

31、所述帕累托非劣解集中的每个解决方案的碳排放量不低于所述最低碳排放量，且不高于与所述最低年运维成本对应的解决方案的碳排放量。

32、可选的，该装置还包括：

33、归一化处理单元，用于若所述年总成本不小于所述预设成本阈值，对所述帕累托非劣解集中的各个解决方案进行归一化，得到归一化解决方案，并将所述归一化解决方案确定为所述运载系统进行能源规划的优化方案。

34、可选的，所述各个能源设备的运行模式满足设备运行方程集，所述设备运行方程集包括若干条非线性方程；

35、该装置还包括：

36、线性化处理单元，用于在基于所述设备容量配置方案集合以及各个能源设备的运行模式，构建所述运载系统的设备运维模型之前，针对每条非线性方程，对所述非线性方程进行线性化处理，以将所述非线性方程转换为线性方程。

37、一种运载系统能源规划的方案优化设备，包括存储器和处理器；

38、所述存储器，用于存储程序；

39、所述处理器，用于执行所述程序，实现如上所述的运载系统能源规划的方案优化方法的各个步骤。

40、一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述的运载系统能源规划的方案优化方法的各个步骤。

41、借由上述技术方案，本技术通过获取运载系统的能源设备参数和运行约束条件，所述能源设备参数包括所述运载系统中的各个能源设备的型号信息，基于所述能源设备参数，生成设备容量配置方案集合，并根据所述设备容量配置方案集合计算所述运载系统的设备年投资成本，所述设备容量配置方案集合包括所述运载系统中各个能源设备的容量参数，基于所述设备容量配置方案集合以及各个能源设备的运行模式，构建所述运载系统的设备运维模型，以年运维成本和碳排放量为优化目标，在所述运行约束条件下，生成所述设备运维模型的帕累托非劣解集，所述帕累托非劣解集包括若干个解决方案，将所述帕累托非劣解集中所有解决方案中取得的最小年运维成本，与所述设备年投资成本相加，得到年总成本，若所述年总成本小于预设成本阈值，则确定所述帕累托非劣解集中的与所述最小年运维成本对应的解决方案，为所述运载系统进行能源规划的优化方案。由此可见，将年运维成本和碳排放量作为优化目标，使得在考虑到碳排放量的同时最小化年运维成本，使得年总成本优化至最低，以使运载系统低碳、低成本运行。