[发明专利]工业综合能源系统多级一体化优化控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种工业综合能源系统多级一体化优化控制方法及系统，包括：获取内燃机的输出功率及消耗天然气数据、燃气锅炉的产热量及消耗天然气数据、热泵的产热量及消耗电能量数据以及电储能的状态数据；构建上层容量配置模型和下层运行调度模型；进行多目标博弈，得到工业综合能源系统多目标博弈一体化优化模型；采用混沌多目标遗传算法进行工业综合能源系统多目标博弈一体化优化模型的求解，得到上下层多目标Pareto前沿图，通过模糊隶属度方法得到各设备最优均衡容量配置和均衡运行策略。本发明建立了工业综合能源系统容量配置与运行策略双向互动机制，提高了工业综合能源系统的效率，降低工业能耗。

技术领域

本发明涉及工业综合能源系统设计技术领域，尤其涉及一种工业综合能源系统多级一体化优化控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

高能耗工业生产产品要经过多次工序，传统生产技术不仅占用人力资源，而且极易造成能耗过高和能源浪费等问题。

结合图1，工业综合能源系统主要包括小型的冷热电联供系统(Combined CoolingHeating and Power，CCHP)以及电储能系统。

在CCHP系统中，风电、光伏可再生能源作为清洁电能的输入，同时还有电网及内燃机消耗天然气产生电能进行电能的补给。内燃机在消耗天然气产生电能的过程可通过余热回收装置将废弃余热进行回收，用于直接供给热负荷或者通过吸收式制冷机产生冷能供应给冷负荷。同时，燃气锅炉可以消耗天然气产生热能供给热负荷或者通过吸收式制冷机转换成冷能供给冷负荷。系统中的热泵可根据负荷的需求通过消耗电能来补给热负荷的需求或者冷负荷的需求。系统中的储能装置可根据能源价格及负荷需求视情况进行电能的存储和释放。如电储能装置可以根据电网的分时电价及天然气的价格以及可再生能源发电量和电负荷需求选择在合适的时间进行电能的存储和释放。

随着工业综合能源系统的广泛应用，提升工业综合能源系统整体性能的同时使得系统结构与能量关系更加复杂，难以匹配能源供需关系。传统工业综合能源系统在运行过程中，首先对系统的容量进行配置，然后再设置其运行策略。但是在工业综合能源系统容量配置的过程中，可再生能源的接入加深了工业综合能源系统多能流的复杂性，更为运行策略注入了大量随机因素，颠覆了工业综合能源系统传统的运行方式，容易产生源-荷难以匹配的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种工业综合能源系统多级一体化优化控制方法及系统，有效降低了系统运行成本、促进了新能源的消纳，解决了工业综合能源系统中新能源间歇性、不确定性和渗透率高等问题。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种工业综合能源系统多级一体化优化控制方法，包括：

获取内燃机的输出功率及消耗天然气数据、燃气锅炉的产热量及消耗天然气数据、热泵的产热量及消耗电能量数据以及电储能的状态数据；

以系统总的日经济成本最低为目标，构建上层容量配置模型；以系统总运行成本节约率最大为目标，构建下层运行调度模型；

进行多目标博弈，得到工业综合能源系统多目标博弈一体化优化模型；其中，参与者的决策为各个设备的容量决策和出力决策；

采用混沌多目标遗传算法进行工业综合能源系统多目标博弈一体化优化模型的求解，得到上下层多目标Pareto前沿图，通过模糊隶属度方法得到各设备最优均衡容量配置和均衡运行策略。

其中，采用混沌多目标遗传算法进行工业综合能源系统多目标博弈一体化优化模型的求解，得到上下层多目标Pareto前沿图，具体包括：

确定最大进化代数，最大种群规模和混沌控制参数；其中，所述最大种群规模对应工业综合能源系统设备容量的上/下限；