一种综合能源系统多目标规划方法技术方案

本发明专利技术公开一种综合能源系统多目标规划方法，包括：基于实用区间化安全域，构建包含优化目标与运行约束的综合能源系统多目标规划模型；采用NSGA

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源系统多目标规划方法


[0001]本专利技术涉及综合能源系统领域，含可再生能源的区域综合能源系统安全性分析领域，尤其涉及一种基于实用区间化安全域理论的综合能源系统多目标规划方法。

技术介绍

[0002]由于能源危机的加剧，以及大量使用化石能源所造成环境污染的愈加严重，世界范围内对构建高效、清洁和可持续的能源系统提出了迫切的需求。风电与光电等可再生能源发电形式作为绿色发电代表之一，具有低碳环保、可持续性的特性。因此，集成可再生能源的综合能源系统正得到迅速的发展和广泛的应用，其可以合理利用可再生能源，提高对其消纳能力，同时通过多种能源耦合、梯级利用，可以减少碳排放、提高能源使用效率和经济效益。
[0003]合理配置综合能源系统关键设备与管线段的容量，对其进行多目标规划是最大化系统优势的基础。目前关于综合能源系统多目标规划研究主要对规划后系统经济性、环境性进行优化，并以罚函数形式保证系统安全性，存在以下几点不足：
[0004](1)对于包含可再生能源的综合能源系统，现有研究对于规划后系统的N
‑
1安全性考虑不够深入；
[0005](2)相较于独立的安全性优化指标，罚函数形式的系统安全性指标难以量化规划后系统的安全程度；
[0006](3)现有研究未能深入考虑如何降低规划后可再生能源不确定性对系统影响程度。
[0007]目前关于综合能源系统安全性的研究大多基于传统的逐点法，通过逐点仿真校验局部有限个运行点来判断安全状态，获取的安全信息较为片面，而且计算量大、耗时长。安全域法是一种重要的安全分析方法，它可以获得系统可安全运行的完整区域，有效便捷地观察系统安全边界，极大简化了与安全性相关的各种最优化问题的求解。考虑可再生能源不确定性，现有实用区间化安全域理论可以准确量化系统绝对N
‑
1安全区域的边界，以及受可再生能源随机性影响而导致的概率N
‑
1安全区域的边界，同时在全维视角下根据工作点在安全域内的相对位置获取系统安全状态指标。
[0008]综上，基于实用区间化安全域的系统安全性信息为量化综合能源系统规划后的N
‑
1安全性与可再生能源不确定性影响程度奠定了基础。因此，有必要基于实用区间化安全域理论，研究综合能源系统多目标规划方法。如何降低可再生能源不确定性对系统影响程度，提高系统N
‑
1安全程度，是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种基于实用区间化安全域理论的综合能源系统多目标规划方法，该方法可以解决现有规划方法中对系统N
‑
1安全性以及如何量化可再生能源不确定性对系统影响程度考虑不够深入的问题，获取以较低的规划
成本，实现规划后系统安全域更加均衡以及可再生能源不确定性影响程度更低的规划方案，详见下文描述：
[0010]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0011]一种综合能源系统多目标规划方法，基于实用区间化安全域理论，包括以下步骤：
[0012]基于实用区间化安全域，构建包含优化目标与运行约束的综合能源系统多目标规划模型；
[0013]采用NSGA
‑
II算法求解上述多目标规划模型，获得一组最优的系统规划方案集；
[0014]针对每一组规划方案，通过重新配置综合能源系统关键元件以增加其容量大小，从而增加系统实用区间化安全域均衡程度并降低其受可再生能源随机性影响程度。
[0015]进一步的，所述综合能源系统关键元件包括电力馈线、热力管道、天然气管道、变压器、燃气轮机、CHP机组、压缩机。
[0016]进一步的，所述综合能源系统多目标规划模型具体为：
[0017](1)优化目标I：可再生能源不确定性的影响程度(impact degree of renewable energy uncertainty，IDREU)最小化：
[0018][0019]式中，ξ1表示可再生能源不确定性的影响程度的最小值；PIFR
m,u
,分别表示关键管线段m所对应实用区间化全维上半径的上下限；表示可再生能源未接入综合能源系统时，综合能源系统所有管线段对应实用化全维上半径的平均值；
[0020](2)优化目标II：综合能源系统全维实用区间化安全域的均衡程度(balance degree，BD)最大化：
[0021][0022]式中，ξ2表示综合能源系统全维实用区间化安全域均衡程度的最大值；PIFR
average,u
、分别表示综合能源系统所有管线段对应实用区间化全维上半径平均值的上下限；M表示系统管线段数目；
[0023](3)优化目标III：综合能源系统规划成本最小化：
[0024][0025]式中，ξ3表示系统规划成本的最小值；C
ex,a
和C
ex,b
分别代表第a台重新配置设备和第b条重新配置管线段的容量；η
a
、η
b
分别代表第a台重新配置设备和第b条重新配置管线段的配置成本系数；N
a
和N
b
分别为重新配置设备和管线段的数量；len
b
表示第b条重新配置管线段的长度。
[0026]多目标规划的约束条件为扩容上限约束。
[0027]扩容上限约束为：
[0028][0029][0030]式中，和分别代表第i台重新配置设备和第b条重新配置管线段的最大容量。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：
[0032]1、本专利技术建立了使综合能源系统以最小经济代价获取更加均衡以及可再生能源不确定性影响程度更低的安全域的多目标规划模型，有助于改善综合能源系统安全状态，扩大综合能源系统绝对可安全运行区域。
[0033]2、通过求解模型，可以得出具体的规划方案，包括综合能源系统中需要采取容量配置措施的设备及管线段编号以及具体需要扩容的大小，有助于提升综合能源系统安全性，降低可再生能源不确定性影响程度。
附图说明
[0034]图1为容量优化配置方案的帕累托前沿。
具体实施方式
[0035]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]为使综合能源系统获取以最小经济代价实现更高安全性与更低可再生能源影响程度的规划方案，本实施例提供了一种基于实用区间化安全域理论的综合能源系统多目标规划方法，参见图1，具体如下：
[0037]101：基于实用区间化安全域，构建包含优化目标与运行约束的综合能源系统多目标规划模型；
[0038]102：采用NSGA
‑
II算法求解上述规划模型，获得一组最优的系统规划方案集；
[0039]103：规划方案具体描述为：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统多目标规划方法，基于实用区间化安全域理论，其特征在于，包括以下步骤：基于实用区间化安全域，构建包含优化目标与运行约束的综合能源系统多目标规划模型；采用NSGA
‑
II算法求解上述多目标规划模型，获得一组最优的系统规划方案集；针对每一组规划方案，通过重新配置综合能源系统关键元件以增加其容量大小，从而增加系统实用区间化安全域均衡程度并降低其受可再生能源随机性影响程度。2.根据权利要求1所述一种综合能源系统多目标规划方法，其特征在于，所述综合能源系统关键元件包括电力馈线、热力管道、天然气管道、变压器、燃气轮机、CHP机组、压缩机。3.根据权利要求1所述的一种综合能源系统多目标规划方法，其特征在于，所述综合能源系统多目标规划模型具体为：(1)优化目标I：可再生能源不确定性的影响程度(impact degree of renewable energy uncertainty，IDREU)最小化：式中，ξ1表示可再生能源不确定性的影响程度的最小值；分别表示关键管线段m所对应实用区间化全维上半径的上下限；表示可再生能源未接入综合能源系统时，综合能...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，李思源，雷杨，果营，贾宏杰，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：