一种综合能源系统的多目标优化运行方法技术方案

一种综合能源系统的多目标优化运行方法，包括以下步骤：步骤1，建立包括园区综合能源系统模型包括经济指标函数、环保指标函数和可再生能源指标函数的园区综合能源系统模型；步骤2，以经济指标函数、环保指标函数和可再生能源指标函数作为目标函数，建立多目标潮流优化模型；步骤3，引入DE算子对NGSA

【技术实现步骤摘要】
一种综合能源系统的多目标优化运行方法


[0001]本专利技术涉及的是综合能源背景下的系统优化与调度
，具体涉及一种综合能源系 统多目标优化运行方法。

技术介绍

[0002]目前，电网安全、经济、可靠运行是众多国家追求的首要原则。因此，能源行业的可持 续发展要求与能源供需矛盾促使人们开始着眼于探讨更清洁的能源消纳方式、更智能的信息 能源交互方式和更便捷广泛的能源利用形式。同时，随着新能源革命的进展，以区域能源为 基础的综合能源系统(Integrated Energy Systems，IES)成为大规模发展和利用可再生能源、 发掘多异质能源子系统间的互补性、实现能源产业结构转型的必要方式。
[0003]综合能源系统是指利用先进信息技术对区域内电、热、冷、气等多种资源禀赋进行综合 管理，实现多异质能源子系统之间的协调规划、优化运行、协同管理、交互响应和互补互济， 在满足多元化用能需求的同时有效提升能源利用效率，进而促进能源可持续发展的新型一体 化能源系统。在传统的能源网络结构中，天然气网、电网、热网、微电网各个能源子系统都 是独立运行。随着各种高效清洁能源转换装置的应用与发展，如分布式区域冷热联供(Districtheating and cooling,DHC)、微电网，风力发电机、光伏发电、燃气轮机等设备的投入使用。 各个能源网络之间相互的耦合关系也将越来越复杂，将会相互影响其经济，安全，可靠运行， 这个最新的研究热点被称为综合能源系统(Integrated energy system，IES)的联合运行优化问 题。但是如果能有效协调综合能源系统各个子系统的运行特征的话，将会使其整个系统的运 行和规划中实现优势互补，大大减少整个能源系统的网络损耗，提高整体系统的能源利用效 率，降低系统的运行成本，实现各种形式能源的综合优化。
[0004]经过对现有
的检索发现，中国专利申请号为201711348152.0，申请公布号为 CN108053069A，专利名称为：一种适用于多目标优化场景的综合能源系统运行调度方法，该 专利通过根据冷热电综合能源系统的运行方式，建立多目标下的冷热电综合能源系统优化运 行模型，根据模型特点提出基于改进NSGA
‑
II的多目标分层递进并行算法，提供实现冷热电 综合能源系统的多目标联合优化运行的思路和方法。但该专利申请所使用的改进NSGA
‑
II算 法收敛速度较慢，收敛性较差，对综合能源系统的优化调度结果不是很理想，同时，未考虑 经济、环保等目标对优化结果的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的问题是收敛速度较慢，导致对综合能源系统的优化调度结果不理想， 同时未考虑经济和环保指标对优化结果的影响，本专利技术提供一种综合能源系统多目标优化运 行方法，提升了收敛能力和计算速度，综合考虑经济指标、环保指标和可再生能源指标对优 化结果的影响，从而本专利技术的优化调度结果好。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种综合能源系统的多目标优化运行方法，综合能源系统包括电力供应系统、天然气供 应系统、燃气轮机和分布式冷热联供系统，燃气轮机利用天然气供应系统的天然气为电网提 供电能，分布式冷热联供系统通过消耗电力供应系统的电能以及天然气供应系统的天然气为 园区综合能源系统提供冷负荷以及热负荷；
[0008]多目标优化运行方法包括以下步骤：
[0009]步骤1，建立包括园区综合能源系统模型包括经济指标函数、环保指标函数和可再生能 源指标函数的园区综合能源系统模型；
[0010]步骤2，以经济指标函数、环保指标函数和可再生能源指标函数作为目标函数，建立多 目标潮流优化模型；
[0011]步骤3，利用改进型NGSA
‑
III算法求解多目标潮流优化模型，得到最优调度策略。
[0012]本专利技术通过引入DE算子对NSGA
‑
III算法进行改进，提高收敛能力和计算速度，综合能 源系统模型中包含经济指标函数、环保指标函数和可再生能源指标函数，综合考虑经济指标、 环保指标和可再生能源指标对优化结果的影响，运用改进的NSGA
‑
III算法对以经济指标函 数、环保指标函数和可再生能源指标函数作为目标函数的多目标潮流优化模型进行求解，得 到综合能源系统的运行优化方法，为综合能源系统的联合运行优化提供更经济、安全和可靠 的运行调度参考解，优化调度结果好。
[0013]对本专利技术技术方案的进一步改进，步骤1中，经济指标函数为：
[0014][0015]公式(1)中，OB
eco
表示经济成本；INC
j
表示第j个设备的净投资额；MC
j
表示第j个 设备的净运维额；BE表示购买电能的成本；η1表示发电效率；
[0016]INC
j
的计算公式为：
[0017][0018]公式(2)中，IC
j
表示第j个设备的初始投资成本；IR表示折现率；lk
j
表示第j个设备 的使用寿命；
[0019]MC
j
的计算公式为：
[0020]MC
j
＝K
j
INC
j
ꢀꢀ
(3)
[0021]公式(3)中，MC
j
表示第j个设备的运维成本，K
j
表示第j个设备运维成本和投资成本 之间的相关系数；
[0022]BE的计算公式为：
[0023]BE＝PR
elec
P
buy
ꢀꢀ
(4)
[0024]公式(4)中，PR
elec
表示购买电能的价格；P
buy
表示购买电能的量；
[0025]环保指标函数为：
[0026][0027]公式(5)中，PAS
j
和PAC
j
分别表示硫元素排放量、碳元素排放量；η2和η3分别表示 硫元素吸收效率和碳元素吸收效率；
[0028]PAS
j
和PAC
j
的计算公式为：
[0029][0030]公式(6)中，OP
j
表示第j个设备所能提供的能量；PA
j,CO
和分别表示 第j个设备的SO2、CO和CO2的排放系数；表示购买电能的SO2排放系数；表 示购买电能的CO2排放系数；
[0031]可再生能源指标函数为：
[0032][0033]OB
rec
表示可再生能源发电量，CPV和CWP分别表示光伏发电量和风力发电量，PV
j
表示第j个光伏设备的净发电量；WP
j
表示第j个风力设备的净发电量；GF和FD分别表示 光伏设备和风力设备的运行数量。
[0034]本专利技术中，环保本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种综合能源系统的多目标优化运行方法，其特征在于，综合能源系统包括电力供应系统、天然气供应系统、燃气轮机和分布式冷热联供系统，燃气轮机利用天然气供应系统的天然气为电网提供电能，分布式冷热联供系统通过消耗电力供应系统的电能以及天然气供应系统的天然气为园区综合能源系统提供冷负荷以及热负荷；多目标优化运行方法包括以下步骤：步骤1，建立包括园区综合能源系统模型包括经济指标函数、环保指标函数和可再生能源指标函数的园区综合能源系统模型；步骤2，以经济指标函数、环保指标函数和可再生能源指标函数作为目标函数，建立多目标潮流优化模型；步骤3，引入DE算子对NGSA
‑
III算法进行改进，利用改进的NGSA
‑
III算法求解多目标潮流优化模型，得到最优调度策略。2.根据权利要求1所述的一种综合能源系统的多目标优化运行方法，其特征在于，步骤1中，经济指标函数为：公式(1)中，OB
eco
表示经济成本；INC
j
表示第j个设备的净投资额；MC
j
表示第j个设备的净运维额；BE表示购买电能的成本；η1表示发电效率；INC
j
的计算公式为：公式(2)中，IC
j
表示第j个设备的初始投资成本；IR表示折现率；lk
j
表示第j个设备的使用寿命；MC
j
的计算公式为：MC
j
＝K
j
INC
j
ꢀꢀꢀꢀ
(3)公式(3)中，MC
j
表示第j个设备的运维成本，K
j
表示第j个设备运维成本和投资成本之间的相关系数；BE的计算公式为：BE＝PR
elec
P
buy
ꢀꢀꢀꢀ
(4)公式(4)中，PR
elec
表示购买电能的价格；P
buy
表示购买电能的量；环保指标函数为：公式(5)中，PAS
j
和PAC
j
分别表示硫元素排放量、碳元素排放量；η2和η3分别表示硫元素吸收效率和碳元素吸收效率；PAS
j
和PAC
j
的计算公式为：
公式(6)中，OP
j
表示第j个设备所能提供的能量；PA
j,CO
和分别表示第j个设备的SO2、CO和CO2的排放系数；表示购买电能的SO2排放系数；表示购买电能的CO2排放系数；可再生能源指标函数为：OB
rec
表示可再生能源发电量，CPV和CWP分别表示光伏发电量和风力发电量，PV
j
表示第j个光伏设备的净发电量；WP
j
表示第j个风力设备的净发电量；GF和FD分别表示光伏设备和风力设备的运行数量。3.根据权利要求2所述的一种综合能源系统的多目标优化运行方法，其特征在于，步骤2中的多目标潮流优化模型为：Min F＝(f1(x,u),f2(x,u),...,f
i
(x,u),...,f
M
(x,u))
ꢀꢀꢀꢀ
(8)s.t.h
k
(x,u)＝0,k＝1,2,...,H
ꢀꢀꢀꢀ
(9)g
j
(x,u)≤0 j＝1,2,...,G
ꢀꢀꢀꢀ
(10)公式(8)、公...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈堃，张航通，赵熙正，杨宇坤，蔡菁，李晓东，朱宇超，刘倩，许自强，吕梦婕，钱欣，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：