[发明专利]基于MPC的含储热的供热系统双层优化调度方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于MPC的含储热的供热系统双层优化调度方法，包括：在供热系统中配置储热装置，以可再生能源供热机组出力预测值设置调度指令，以可再生能源供热机组和储热装置的共同出力跟踪调度指令以及储热装置动作量最小为控制优化目标，通过模型预测控制策略对储热装置进行优化，模型预测控制通过滚动优化和反馈校正环节进行优化求解，获得储热装置的动作指令；通过可再生能源供热机组和储热装置的共同出力减少传统供热机组负荷，利用剩余负荷对传统供热机组进行优化，以调度时段内传统供热机组运行成本、可再生能源运行成本和储热装置运行成本最小为目标函数，对传统供热机组出力进行优化，获得传统供热机组的动作指令。

技术领域

本发明属于智慧供热技术领域，具体涉及一种基于MPC的含储热的供热系统双层优化调度方法。

背景技术

智慧供热系统的自主优化运行是指系统通过机理建模及数据辨识构建供热系统数字孪生模型，结合模型预测性控制及实时优化等人工智能技术，从多个层级对供热系统进行统筹优化优化运行策略自动下发控制系统从而实现全流程自动安全的闭环控制，从而使供热系统具备自感知、自学习、自适应、自调节的能力。

随着供热低碳化、清洁化和智慧化的发展趋势，需要将高比例的可再生能源接入供热系统。然而，可再生能源具有随机性、波动性、不确定性的特点，当利用可再生能源供热时，势必会造成供热系统的波动，影响供热系统的安全稳定运行和供热质量，大大增加了供热系统调度的难度，因此如何减少可再生能源不确定性给供热调度带来的不良影响，平抑可再生能源出力的波动性，提高供热系统运行的经济性和可靠性，是目前急需解决的问题。

基于上述技术问题，需要设计一种新的基于MPC的含储热的供热系统双层优化调度方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种基于MPC的含储热的供热系统双层优化调度方法，通过建立双层优化调度模型，优化储热装置出力能够有效弥补可再生能源输出功率，减少了可再生能源的不确定性给供热系统调度带来的不良影响和不确定性、波动性，以及剩余的负荷缺额由传统供热机组出力填补，利用智能优化算法优化传统供热机组的出力，作为调度的第二层优化，能够提升供热系统的经济性和可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

本发明提供了一种基于MPC的含储热的供热系统双层优化调度方法，它包括：

采用机理建模和数据辨识的方法建立供热系统数字孪生模型；所述供热系统中的供热机组至少包括可再生能源供热机组和传统供热机组；

基于供热系统数字孪生模型获取供热历史运行数据和室外气象数据，采用机器学习算法建立供热系统负荷预测模型和可再生能源供热机组出力预测模型，获得供热系统总负荷需求和可再生能源供热机组出力预测值；

建立第一层优化调度模型：将模型预测控制策略引入配置储热装置的供热系统中，以可再生能源供热机组出力预测值设置调度指令，以可再生能源供热机组和储热装置的共同出力跟踪调度指令以及储热装置动作量最小为控制优化目标，通过模型预测控制策略对储热装置进行优化，模型预测控制通过滚动优化和反馈校正环节进行优化求解，获得储热装置的动作指令；

建立第二层优化调度模型：通过可再生能源供热机组和储热装置的共同出力减少传统供热机组负荷，利用剩余负荷对传统供热机组进行优化，以调度时段内传统供热机组运行成本、可再生能源运行成本和储热装置运行成本最小为目标函数，通过智能优化算法对传统供热机组出力进行优化，获得传统供热机组的动作指令。

进一步，所述采用机理建模和数据辨识的方法建立供热系统数字孪生模型，包括：