[发明专利]一种计及需求侧响应的多能互补系统两级优化设计方法

说明书

本公开提供了一种计及需求侧响应的多能互补系统两级优化设计方法，构建两级优化层，第一级为计及需求侧响应的容量配置层，该层以计及用户舒适度的节能性、经济性和环保性综合最优为目标建立计及需求侧响应的容量优化模型，利用遗传算法求解负荷数据和设备容量，并将优化后的负荷和设备容量作为下层优化的输入；第二级为运行优化层，以能耗、成本、排放最低为目标，优化设备出力，并将计算结果输出给上层优化；通过双层优化循环迭代，最终求得最佳负荷曲线、设备容量和运行计划，得到源‑荷最佳匹配。

技术领域

本公开属于新能源多能互补冷热电联供系统技术领域，涉及一种计及需求侧响应的多能互补系统两级优化设计方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

全球正面临着前所未有的能源和环境危机，大力发展以风光为主的新能源分布式供能系统是解决问题的关键途径。多能互补系统集成能量生产、转换、存储技术，包括新能源发电、冷热电联供(Combined cooling,heating and power system,CCHP)系统、电制热/冷、储能系统。该系统基于能量梯级利用原理，可满足用户电、冷、热多元化用能需求，能够大幅提高能源利用率以及新能源消纳率，同时减少污染物排放，极具发展潜力。但多能互补CCHP系统结构复杂、设备种类繁多，系统的优化设计是保障其高效经济运行的基础。然而由于新能源固有的间歇性和不确定性使得CCHP系统运行模态多变，系统容量配置与运行模式耦合关系进一步加深，导致系统优化设计极难。同时，据发明人了解，目前针对多能互补CCHP系统的优化设计方法，并未有集合需求侧响应、容量配置与运行优化的优化设计方法。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种计及需求侧响应的多能互补系统两级优化设计方法，本公开考虑了需求侧响应问题，利用双层优化循环迭代，最终求得最佳负荷曲线、设备容量和运行计划，实现源-荷最佳匹配，进一步提高系统的综合性能。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种计及需求侧响应的多能互补系统两级优化设计方法，包括以下步骤：

构建两级优化层，第一级为计及需求侧响应的容量配置层，该层以计及用户舒适度的节能性、经济性和环保性综合最优为目标建立计及需求侧响应的容量优化模型，利用遗传算法求解负荷数据和设备容量，并将优化后的负荷和设备容量作为下层优化的输入；

第二级为运行优化层，以能耗、成本、排放最低为目标，优化设备出力，并将计算结果输出给上层优化；

通过双层优化循环迭代，最终求得最佳负荷曲线、设备容量和运行计划，得到源-荷最佳匹配。

作为可选择的实施方式，对多能互补冷热电联供系统的能量流进行分析，确定系统的电量平衡、一次能源、热平衡、冷量平衡和燃气消耗总量。

作为可选择的实施方式，所述第一级优化模型，在需求侧响应模型中引入智能家电，调整家电使用时间，进而优化电负荷，同时考虑到建筑物的热惯性，在用户可接受的舒适温度范围内，进行冷/热负荷优化。

作为进一步的限定，可控电负荷包括可中断负载和不可中断负载，在负荷调度方案中，进行可控电负荷在一天内的平移调度：假定参与需求响应的可控设备运行功率x是固定不变的，使用离散二进制变量y∈{0,1}表示设备的启停状态，1表示运行，0表示关闭，通过优化变量y的值，来达到负荷转移的目的。

作为可选择的实施方式，第一级优化具有约束条件，包括可调度设备负荷、室内温度和设备容量约束。

作为可选择的实施方式，第二级优化层以单位时间内能源消耗、运行成本与碳排放量最小为优化目标，采用线性加权组合法将多目标问题转化为单目标优化。

作为可选择的实施方式，第二级优化层具有约束条件，包括能量流平衡约束以及发电机组的额定容量和其他设备的额定容量约束。