[发明专利]离网型多能源系统的配置、控制一体优化方法

权利要求书

1.一种离网型多能源系统的配置、控制一体优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤10)、选取各设备关键容量配置参数，研究其对系统动态影响；

步骤20)、建立具备设计感知能力的稳态无偏离线预测控制器；

步骤30)、构建整体优化目标函数，以在约束条件下对离网型多能源系统进行配置、控制一体优化；

步骤40)、选取典型日气候和负荷需求条件，通过kmeans算法将所述典型日气候和负荷需求条件缩减为若干代表性场景；

步骤50)、在配置、控制一体优化框架下对系统进行优化，得到最小化的整体优化指标。

2.根据权利要求1所述的离网型多能源系统的配置、控制一体优化方法，其特征在于，所述步骤10)中，所述设备容量配置参数包括微燃机的回热器金属质量m、转子转动惯量r和空气源热泵的压缩机容量V_com，且这些参数与各自设备的容量成相关关系，如下式所示：

式中，f₁表示回热器金属质量m和微燃机容量的对应线性关系；

f₂表示转子转动惯量r和微燃机容量的对应线性关系；

f₃表示空气源热泵的压缩机容量V_com和空气源热泵容量的对应线性关系。

3.根据权利要求2所述的离网型多能源系统的配置、控制一体优化方法，其特征在于，所述步骤20)中建立稳态无偏离线预测控制器具体包括：

步骤201)建立状态空间方程：产生辨识数据时，在各个特定容量配置参数下生成相应数据，并将容量配置参数当做可测扰动，然后用matlab辨识工具箱进行辨识产生如下模型：

其中A_d,B_d,C_d,D_d和E_d是系统矩阵，x_d是状态向量，可测扰动d包含多能源系统的容量配置参数，u和y分别是系统输入和输出矩阵；

步骤202)稳态无偏修正：以所述状态空间模型(2)建立预测模型，以确保设定值的稳态无偏跟踪；

其中预测模型为：

其中，A,B,C,D为系统矩阵，x_e为系统的扩增状态，Δu(k)＝u(k)-u(k-1)是输入矩阵的增量形式，Δd(k)同理；

步骤203)目标函数和约束条件：考虑如下目标函数：

min H＝(Y-Y_r)^TQ(Y-Y_r)+ΔU^TRΔU (4)

其中H表示预测控制指标，输入变量速率约束和幅值约束如下式：

其中Y＝[y(k+1|k)^T,y(k+2|k)^T,…,y(k+N_p|k)^T]^T是未来输出量预测矩阵；Y_r是未来设定值矩阵；ΔU＝[u(k)^T,u(k+1)^T,…,u(k+N_c)^T]^T是未来输入量增量矩阵；N_p和N_c分别是预测时域和控制时域；Q和R是相应权重系数；(Δu_min,Δu_max)，(u_min,u_max)是输入量的物理限制，分别表示输入变化量和输入量的最小、最大值，设备容量相对应；

步骤204)多参数规划求解离线控制律：

将所述预测模型(3)迭代N_p步后，代入所述目标函数(4)，通过多参数规划方法离线求解约束二次规划问题(4)-(6)，得到未来最优控制序列，即离线控制器(7)表达式如下：

其中Δu^*表示最优控制量增量，θ＝[x_e(k),d(k),y(k),y^sp,u_max,u_min,Δu_max,Δu_min]^T是包含扩增状态、可测扰动、当前时刻输出、输出设定值和输入幅值速率约束的参数集；K_n，R_n，L_n，bn代表相应系数；参数集被划分为R个特征域，每个特征域对应相应的离线控制律；CR_i表示第i个特征域。