[发明专利]一种区域能源互联网全自动站网布局优化方法

说明书

本发明涉及一种区域能源互联网全自动站网布局优化方法，包括以下步骤：第一步，建立区域能源互联网能源站与管网图；第二步，建立能距定义；第三步，基于能距的定址布网算法，在已知所有负荷区的负荷预测值和供能系统容量的前提下，根据P中位的数学模型，确定能源站的数量和位置、储能中心的位置以及管网的布局走向。有益效果是：供给侧能源站数量和位置的确定是客观的，能源站与用户之间的管网布局是最优的，均为区域能源互联网站网布局优化算法精确计算的结果；储能中心的位置以及与能源站之间的管线走向同样也是算法精确计算的结果，是所有能源站能源储存与调取的最佳位置，所给方案使得区域资源利用和资金投入达到全局最优。

技术领域

本发明涉及区域能源互联网的技术领域，特别是一种区域能源互联网全自动站网布局优化方法。

背景技术

图论是运筹学的重要分支之一，在各学科中的应用性非常强，它不仅可以解决经济管理、社会科学等方面的问题，而且在物理、控制以及工程规划中也得到了广泛的应用。其中，网络选址是图论中网络理论的重要内容之一，是指在给定网络图上，根据所要求的某些指标选择最满意的场址，使所选地址到各服务对象所在地点的距离总和达到最小，属于中位点问题。

区域能源互联网可以用一个图模型来描述，所涉及的分布式能源站、储能中心、负荷区就是图的节点，所有可能输送调运的管路就构成了图的边，从而使得冷、热、电可以互相调度。在图的节点中，要筛选出部分节点作为能源站和储能中心的候选节点，并进一步从中确定若干个点作为能源站的位置，这属于多中位问题，比单中位点问题更为复杂。考虑到区域规模有限，一般情况下一个储能中心就能满足要求，因此，关于该储能中心位置的确定，将在能源站数量位置确定后进而给出。

区域能源互联网能源站与管网图(简称站网图)可以记做G＝(V,E,W)，V代表顶点的集合，E代表边的集合，W代表边的权的集合。如图1所示，其中，V＝V₁∪V₂∪V₃，且两两不相交，并有V₁＝{v_1i|i＝1,2,…,m}，表示候选的能源站和储能中心集合，V₂＝{v_2j|j＝1,2,…,n}，表示路网节点(如交叉点、拐点、接入点等)集合，V₃＝{v_3k|k＝1,2,…,q}，表示负荷区集合；E＝{e(v,v’)|v,v’∈V}，表示顶点间的直接连通情况；W＝{D(e)＝D_v,v’|e(v,v’)∈E}，表示边e的权集，这里定义为能距，表示管线费用，包括建设费和运行维护费等。

在站网图G＝(V,E,W)中，且v≠v’，用表示能源站v至负荷区v’的最小能距，S(v)表示v到所有v’的最小能距与v’的负荷需求之积的总和，并加上能源站建设与维护的费用年值，即：

于是，在所有v中使S(v)取最小值的顶点z称为图G的中位点，可表示为：

此时，使得S(v)最小的点z与所有v’之间的最短路径所构成的子图，称为z相对于V₃的最小生成树。

能源站建设与维护的费用年值计算公式为：

能源站初投资费用

能源站初投资包括土建费用、设备投资和安装费用，根据设备容量进行非线性最小二乘法拟合得到如下公式：

其中，

——能源站初投资，元；

V^ES——设备容量，kW；

C^ES——设备的单位容量投资成本，元/kW，且假设所有配套设备的投资已经折算其中。