一种基于黑寡妇算法的能源监测与优化调控系统与方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于黑寡妇算法的能源监测与优化调控系统与方法，包括：各项能源设备、用户、监控模块、计算模块、优化调度模块、控制模块；监控模块与各项能源设备、用户连接，用于监控各项能源设备的负荷产出与消耗、用户的负荷消耗、各项能源设备的之间的能源流向；计算模块与监控模块连接，用于接收监控模块获取的数据并计算对应的成本；优化调度模块与监控模块、计算模块连接，用于接受监控模块与计算模块的数据，针对负荷消耗采用黑寡妇算法进行寻优获取最优负荷调配策略；控制模块与优化调度模块、各项能源设备连接，用于根据最优负荷调配策略去调配各项设备。本发明专利技术实现对能源流向进行监测并生成能源调控的最优控制策略。向进行监测并生成能源调控的最优控制策略。向进行监测并生成能源调控的最优控制策略。

【技术实现步骤摘要】
一种基于黑寡妇算法的能源监测与优化调控系统与方法


[0001]本专利技术涉及能源流监控与能源调控的
，具体是涉及一种基于黑寡妇算法的能源监测与优化调控系统与方法。

技术介绍

[0002]人类的各类生活生产活动离不开能源的使用，伴随低碳生活的概念兴起，推动能源结构转型，其中不免涉及各类能源流的使用，其中备受关注的即为电负荷，热负荷，冷负荷等。为保障能源安全、加快绿色低碳转型，能源流向的监控、能源优化调控降低经济成本成为核心与关键。
[0003]现有技术中针对能源负荷监控的问题往往仅针对传统能源结构中的各类负荷进行监控，忽略了各类负荷流向的监控与反馈，能源结构的监控待进一步改善。现有技术中关于负荷的优化分配方式有很多，传统的方式包括线性规划法、动态规划法，现代算法中有粒子群算法、遗传算法以及神经网络算法。传统算法与现代算法均等虽然对负荷的分配在一定程度上进行了优化分配，但均基于传统的能源监控系统中的负荷进行优化分配，并且每种算法都有一定的缺陷，整体的能源利用率待进一步的提升。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对以上技术问题，本专利技术提供一种基于黑寡妇算法的能源监测与优化调控系统，能够针对能源系统中各类负荷的流向进行监控与显示；并采用黑寡妇算法生成满足不同场景，不同的现场需求的能源调控的最优控制策略，提高能源流监控系统的能源利用率，并且降低综合成本。本专利技术还提供一种基于黑寡妇算法的能源监测与优化调控方法，生成能源调控的最优控制策略。
[0005]技术方案：为解决上述问题，本专利技术公开一种基于黑寡妇算法的能源监测与优化调控系统，具体包括：各项能源设备、用户、监控模块、计算模块、优化调度模块、控制模块；
[0006]所述监控模块与各项能源设备、用户连接，用于监控并显示各项能源设备的负荷产出与消耗、用户的负荷消耗、各项能源设备的之间的能源流向；
[0007]所述计算模块与监控模块连接，用于接收监控模块获取的各项能源设备的负荷产出与消耗、用户的负荷消耗并计算对应的成本后，再将成本传输至监控模块显示；
[0008]所述优化调度模块与监控模块、计算模块连接，用于接受监控模块与计算模块的数据，针对负荷消耗采用黑寡妇算法进行寻优获取最优负荷调配策略；所述最优负荷调配策略为满足特定负荷需求且成本最低的能源设备调配组合；
[0009]所述控制模块与优化调度模块、各项能源设备连接，用于根据最优负荷调配策略去调配各项设备。
[0010]进一步的，各项能源设备之间的连接关系与能源流向具体设置为：
[0011]所述各项能源设备包括发电装置、光伏板、燃气内燃机、燃气锅炉、燃料电池、电制冷机、吸收式制冷机、换热装置、储热水罐、配电网、蓄电池；
[0012]所述燃气内燃机的烟气输出端分别与吸收式制冷机、换热装置连接；燃气内燃机分别向吸收式制冷机、换热装置提供热负荷；吸收式制冷机的输出端为用户提供冷负荷，换热装置的输出端为用户提供热负荷；燃气内燃机与电制冷机相连接，燃气内燃机为电制冷机与用户提供电负荷；燃气内燃机为用户提供热负荷；
[0013]所述燃气锅炉的烟气输出端分别与吸收式制冷机、换热装置连接；燃气锅炉分别向吸收式制冷机、换热装置提供热负荷；换热装置的输出端与储热水罐连接，储热水罐储存热负荷并为用户提供热负荷；燃气锅炉为用户提供热负荷；
[0014]所述配电网与电制冷机相连接，配电网为电制冷机与用户提供电负荷；
[0015]所述光伏板与电制冷机相连接，光伏板为电制冷机与用户提供电负荷；
[0016]所述燃料电池与电制冷机相连接，燃料电池为电制冷机与用户提供电负荷；
[0017]所述蓄电池与风力发电装置、配电网、光伏板、燃气内燃机、燃料电池、电制冷机相连接，蓄电池接受风力发电装置、配电网、光伏板、燃气内燃机、燃料电池产生的电负荷并存储，并为电制冷机与用户提供电负荷。
[0018]此外，本专利技术还提供一种基于黑寡妇算法的能源监测与优化调控方法，包括以下步骤：
[0019](1)实时获取并显示各项能源设备的负荷产出或消耗、用户的负荷消耗；计算各项能源设备的负荷产出或消耗、用户的负荷消耗并计算对应的成本；
[0020](2)根据获取的数据，针对特定的负荷消耗需求采用黑寡妇算法进行寻优获取最优负荷调配策略；所述最优负荷调配策略为满足特定负荷需求且成本最低的能源设备调配组合；
[0021](3)根据获取的最优负荷调配策略去调配各项能源设备。
[0022]进一步的，步骤(2)包括：
[0023](2.1)将各项能源设备的负荷产出与消耗、用户的负荷消耗作为的输入；设置最大迭代次数，边界范围；对输入进行数据初始化，在边界范围内随机初始化种群，评估适应度函数值；
[0024](2.2)随机生成参数m和β；
[0025](2.3)生成随机数rand并更新黑寡妇位置，其计算公式如下；
[0026][0027]式中，X
i
(t+1)表示更新后的黑寡妇位置，X
best
表示当前为黑寡妇的最优位置；m为随机数，范围为[0.4,09]；β为随机数，范围为[
‑
1,1]内的随机数；X
r1
(t)表示随机选择的第r1个黑寡妇的位置；X
i
(t)表示当前黑寡妇位置；
[0028](2.4)计算信息素，计算公式为：
[0029][0030]式中，Pheromone(i)表示第i个黑寡妇的信息素浓度值；fitness(i)表示第i个黑寡妇获取的适应度值；fitness
max
表示最优的适应度函数值，fitness
min
表示最差的适应度
函数值；
[0031](2.5)更新低信息素水平的黑寡妇的位置；所述低信息素水平指代信息素率值等于或小于0.3；具体公式为：
[0032][0033]式中，X
i
(t)表示低信息素水平的黑寡妇的位置；r1和r2为种群数量在[1,N]范围内的数且r1≠r2；X
r2
(t)表示第r2个黑寡妇的位置；σ表示的随机二进制数{0,1}；
[0034](2.6)重新评估适应度函数，并更新最优的黑寡妇的位置及最优解，即最优负荷调配策略；
[0035](2.7)判断是否达到最大迭代次数，若满足，则输出最优黑寡妇位置和全局最优解，否则返回步骤(2.1)重新进行迭代计算。
[0036]进一步的，步骤(2.1)中的数据初始化具体采用半数均匀初始化方式，即将初始数据划分为两部分，一部分进行随机初始化，另一部分进行均匀初始化；再将两部分进行随机结合。
[0037]此外，本专利技术还提供一种嵌入式系统可读存储介质，所述嵌入式系统可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述嵌入式系统程序运行时控制所述嵌入式系统可读存储介质所在设备执行如上述任意一项所述方法的步骤。一种嵌入式系统设备，存储器、处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于黑寡妇算法的能源监测与优化调控系统，其特征在于，包括：各项能源设备、用户、监控模块、计算模块、优化调度模块、控制模块；所述监控模块与各项能源设备、用户连接，用于监控并显示各项能源设备的负荷产出与消耗、用户的负荷消耗、各项能源设备的之间的能源流向；所述计算模块与监控模块连接，用于接收监控模块获取的各项能源设备的负荷产出与消耗、用户的负荷消耗并计算对应的成本后，再将成本传输至监控模块显示；所述优化调度模块与监控模块、计算模块连接，用于接受监控模块与计算模块的数据，针对负荷消耗采用黑寡妇算法进行寻优获取最优负荷调配策略；所述最优负荷调配策略为满足特定负荷需求且成本最低的能源设备调配组合；所述控制模块与优化调度模块、各项能源设备连接，用于根据最优负荷调配策略去调配各项设备。2.根据权利要求1所述的基于黑寡妇算法的能源监测与优化调控系统，其特征在于，各项能源设备之间的连接关系与能源流向具体设置为：所述各项能源设备包括发电装置、光伏板、燃气内燃机、燃气锅炉、燃料电池、电制冷机、吸收式制冷机、换热装置、储热水罐、配电网、蓄电池；所述燃气内燃机的烟气输出端分别与吸收式制冷机、换热装置连接；燃气内燃机分别向吸收式制冷机、换热装置提供热负荷；吸收式制冷机的输出端为用户提供冷负荷，换热装置的输出端为用户提供热负荷；燃气内燃机与电制冷机相连接，燃气内燃机为电制冷机与用户提供电负荷；燃气内燃机为用户提供热负荷；所述燃气锅炉的烟气输出端分别与吸收式制冷机、换热装置连接；燃气锅炉分别向吸收式制冷机、换热装置提供热负荷；换热装置的输出端与储热水罐连接，储热水罐储存热负荷并为用户提供热负荷；燃气锅炉为用户提供热负荷；所述配电网与电制冷机相连接，配电网为电制冷机与用户提供电负荷；所述光伏板与电制冷机相连接，光伏板为电制冷机与用户提供电负荷；所述燃料电池与电制冷机相连接，燃料电池为电制冷机与用户提供电负荷；所述蓄电池与风力发电装置、配电网、光伏板、燃气内燃机、燃料电池、电制冷机相连接，蓄电池接受风力发电装置、配电网、光伏板、燃气内燃机、燃料电池产生的电负荷并存储，并为电制冷机与用户提供电负荷。3.一种基于黑寡妇算法的能源监测与优化调控方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)实时获取并显示各项能源设备的负荷产出或消耗、用户的负荷消耗；计算各项能源设备的负荷产出或消耗、用户的负荷消耗并计算对应的成本；(2)根据获取的数据，针对特定的负荷消耗需求采用黑寡妇算法进行寻优获取最优负荷调配策略；所述最优负荷调配策略为满足特定负荷需求且成本最低的能源设备调配组合；(3)根据获取的最优负荷调...

【专利技术属性】
技术研发人员：温文潮，谢滢琦，周孟雄，荆佳龙，谢金博，殷庆媛，马梦宇，胡代明，张宇昂，纪捷，陈帅，张楚，彭田，孙娜，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：