基于模型预测控制的园区综合能源系统优化调度方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108932560A(43)申请公布日2018.12.04(21)申请号201810609989.4(22)申请日2018.06.13(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人王成山吕超贤李鹏宋关羽赵金利(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人杜文茹(51)Int.Cl.G06Q10/04(2012.01)G06Q50/06(2012.01)权利要求书2页说明书9页附图6页(54)发明名称基于模型预测控制的园区综合能源系统优化调度方法(57)摘要一种基于模型预测控制的园区综合能源系统优化调度方法：根据选定的园区综合能源系统，输入园区综合能源系统的结构和参数；建立园区综合能源系统运行约束；设定园区综合能源系统滚动优化阶段预测域内运行费用和设备启停费用之和最小为目标函数，动态调整阶段单个时间间隔内运行费用和功率调整惩罚费用之和最小为目标函数；采用基于滚动优化的多时间尺度优化调度方法进行优化调度；输出系统一个调度周期内调度计划：运行费用、太阳能热水系统供热水功率、地源热泵和电锅炉启停指令、运行工况、供能功率、蓄热水箱运行工况和供能功率。本发明对园区综合能源系统进行优化调度，可有效减小负荷以及可再生能源出力预测误差的影响，经济可靠地满足系统用能需求。CN108932560ACN108932560A权利要求书1/2页1.一种基于模型预测控制的园区综合能源系统优化调度方法，其特征在于，包括如下步骤：1)根据选定的园区综合能源系统，输入系统设备组成、设备运行参数，输入蓄热水箱当前存储热量、太阳能热水系统热水箱和预热罐温度初值，输入机组启停费用和功率调整惩罚系数，设置滚动优化阶段调度间隔、动态调整阶段调度间隔和调度初始时刻；2)依据步骤1)所提供的园区综合能源系统的结构和参数，建立园区综合能源系统运行约束，包括太阳能热水系统运行约束、地源热泵系统运行约束、蓄热式电锅炉系统运行约束、热负荷供需平衡约束、热水负荷供需平衡约束、电负荷供需平衡约束、动态调整阶段供能主机启停状态约束；3)设定园区综合能源系统滚动优化阶段预测域内运行费用和设备启停费用之和最小为目标函数，动态调整阶段单个时间间隔内运行费用和功率调整惩罚费用之和最小为目标函数；4)依据步骤2)和步骤3)所建立的园区综合能源系统运行约束和目标函数，采用基于滚动优化的多时间尺度优化调度方法进行优化调度；5)输出系统一个调度周期内调度计划，包括运行费用、太阳能热水系统供热水功率、地源热泵和电锅炉启停指令、运行工况、供能功率、蓄热水箱运行工况和供能功率。2.根据权利要求1所述的基于模型预测控制的园区综合能源系统优化调度方法，其特征在于，步骤3)所述的园区综合能源系统滚动优化阶段预测域内运行费用和设备启停费用之和最小为目标函数，表述为：式中，tS是滚动优化调度的起始时段；NT为一个调度周期的总时段数；表示t时刻购电电价，为t时刻外部电网通过联络线流入系统的功率；Δt为滚动优化阶段调度间隔；Ei为不同设备的启停费用，Ω为设备集合，包括：地源热泵，表示为HP，以及电锅炉，表示为B，即，Ω＝{HP，B}；分别为t时刻第j台地源热泵、电锅炉的启停状态，为二进制变量，1代表设备处于启动状态，0代表停机状态；ΩHP、ΩB分别为地源热泵、电锅炉的集合。3.根据权利要求1所述的基于模型预测控制的园区综合能源系统优化调度方法，其特征在于，步骤3)所述的动态调整阶段单个时间间隔内运行费用和功率调整惩罚费用之和最小为目标函数，表述为：式中，表示t时刻购电电价；为t时刻外部电网通过联络线流入系统的功率；Δt'动态调整阶段调度间隔；μHP、μB，S、μB，H，HW、μWT分别为地源热泵供热、电锅炉蓄热、电锅炉供热/热水和蓄热水箱供热/热水功率调整惩罚系数，为地源热泵供热、电锅炉蓄热、电锅炉供热/热水和蓄热水箱供热/热水相应功率调整值。4.根据权利要求1所述的基于模型预测控制的园区综合能源系统优化调度方法，其特征在于，步骤4)所述的基于滚动优化的多时间尺度优化调度方法，包括：2CN108932560A权利要求书2/2页(1)设定滚动优化调度的起始时刻t'S＝t0，t0为调度初始时刻；(2)在t'S时刻对预测域t'S至t'S+nΔt内光照强度、热、热水和电负荷进行预测，其中n＝(tend-t'S)/Δt式中，tend为调度结束时刻；Δt为滚动优化阶段调度间隔；(3)滚动优化阶段：首先根据第(2)步预测结果进行预测域内太阳能热水系统优化求解；然后以预测域内运行费用和设备启停费用之和最小为目标函数，结合相关运行约束建立滚动优化调度模型，对相关非线性约束进行线性化转换，得到混合整数线性规划模型并调