CN110929213B - 一种考虑启停成本的设备容量的配置方法 - Google Patents
一种考虑启停成本的设备容量的配置方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110929213B CN110929213B CN201911193534.XA CN201911193534A CN110929213B CN 110929213 B CN110929213 B CN 110929213B CN 201911193534 A CN201911193534 A CN 201911193534A CN 110929213 B CN110929213 B CN 110929213B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- representing
- power
- indicating
- combustion engine
- equipment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 77
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 72
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 36
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 36
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims description 26
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 23
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 9
- 206010015856 Extrasystoles Diseases 0.000 claims description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 4
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims description 4
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 3
- AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M lithium bromide Chemical group [Li+].[Br-] AMXOYNBUYSYVKV-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- YECIFGHRMFEPJK-UHFFFAOYSA-N lidocaine hydrochloride monohydrate Chemical compound O.[Cl-].CC[NH+](CC)CC(=O)NC1=C(C)C=CC=C1C YECIFGHRMFEPJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/06—Resources, workflows, human or project management; Enterprise or organisation planning; Enterprise or organisation modelling
- G06Q10/063—Operations research, analysis or management
- G06Q10/0631—Resource planning, allocation, distributing or scheduling for enterprises or organisations
- G06Q10/06313—Resource planning in a project environment
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Economics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Marketing (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Public Health (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Algebra (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
本发明公开了一种考虑启停成本的设备容量的配置方法,属于分布式能源系统设计技术领域,包括:步骤S1,建立冷热电三联供系统中以年总成本最低为目标的目标函数,步骤S2,建立冷热电三联供系统的等式约束条件,等式约束条件中包括启停机成本约束模型的等式约束条件;步骤S3,建立冷热电三联供系统的不等式约束条件;步骤S4,根据等式约束条件和不等式约束条件对目标函数采用混合整数线性规划求解,确定冷热电三联供系统中设备的容量;有益效果是:通过引入相应的变量解决了带有变量条件限制的函数约束问题,使得优化后的模型能够更加全面、准确的反映冷热电三联供系统的工作过程。
Description
技术领域
本发明涉及分布式能源系统设计技术领域,尤其涉及一种考虑启停成本的设备容量的配置方法。
背景技术
冷热电三联供是指以天然气为主要燃料带动内燃机发电机等燃气发电设备,产生的电力供应用户的电力需求,系统发电后排出的余热通过余热回收利用设备向用户供热和供冷,通过这种方式大大提高系统的一次能源利用率,实现能源的梯级利用。在节能减排的大背景下,针对冷热电三联供系统中各设备容量的配置是分布式能源规划设计的重要研究方向。
现有技术中,有关计算冷热电三联供系统中各容量的配置的模型建立中,没有加入根据燃气内燃机的启停成本建立的约束模型,也没有能够解决启停约束模型建立的过程中,带有变量条件限制的函数约束问题,例如:公开号为CN106329581A的专利公开了一种风火电打捆发电系统优化规划方法,以打捆系统总成本(含运行成本、投资成本和维护成本)最小为目标函数,以火电机组最小开停机、最大最小出力等为约束条件,建立含系统运行行为的风火电打捆发电系统优化规划模型,本发明能在模拟打捆系统运行行为的基础上,考虑火电机组的运行约束,更加精确地获得火电机组的运行成本,使得打捆系统中风火电容量规划结果更加精确、合理。该专利建立火电机组最小开停机的约束,但是目标函数和约束均未考虑设备的启停成本;公开号为 CN110224443A的专利公开了一种气电网联合多区域综合能源系统建模及系统规划方法,建立了发电机组与换热站联合启停控制决策模型,该模型以常规火电机组与供热火电机组的总发电和供热成本最小化为目标函数,约束条件包括电力系统约束条件与供热系统约束条件,目标函数和约束条件也均未考虑设备的启停成本。
发明内容
根据现有技术中存在的不足,现提供一种考虑启停成本的设备容量的配置方法,通过在现有的冷热电三联供系统的函数模型中加入燃气内燃机启停机成本约束模型,并通过引入相应的变量解决了带有变量条件限制的函数约束问题,使得优化后的模型能够更加全面、准确的反映冷热电三联供系统的工作过程。
上述技术方案具体包括:
一种考虑启停成本的设备容量的配置方法,应用于冷热电三联供系统,其中包括以下步骤:
步骤S1,建立冷热电三联供系统中以年总成本最低为目标的目标函数,所述目标函数中包括燃气内燃机的启停机成本约束模型;
步骤S2,建立冷热电三联供系统的等式约束条件,所述等式约束条件中包括所述启停机成本约束模型的等式约束条件;
步骤S3,建立冷热电三联供系统的不等式约束条件,所述不等式约束条件中包括所述启停机成本约束模型的不等式约束条件;
步骤S4,根据所述等式约束条件和所述不等式约束条件对所述目标函数采用混合整数线性规划求解,确定冷热电三联供系统中设备的容量。
优选地,其中,所述冷热电三联供系统中设备包括:燃气内燃机设备、溴冷机设备、电制冷设备和电锅炉设备;
所述目标函数为:
其中,Ctotal用于表示所述年总成本,用于表示所述燃气内燃机设备的年均化投资成本,/>用于表示所述溴冷机设备的年均化投资成本,/>用于表示所述电锅炉设备的年均化投资成本,/>用于表示所述电制冷设备的年均化投资成本,/>用于表示所述溴冷机设备的运行维护成本,/>用于表示所述电制冷设备的运行维护成本,/>用于表示所述电锅炉设备的运行维护成本,/>用于表示所述燃气内燃机设备的运行维护成本,/>用于表示购买所述燃气内燃机设备使用的燃料的年均化成本,/>用于表示所述冷热电三联供系统从电网购买电能的年均化成本/>用于表示所述冷热电三联供系统发电出售的年均化收益,/>用于表示所述燃气内燃机的启停机成本。
优选地,其中,所述目标函数还满足如下公式:
其中,用于表示所述燃气内燃机设备的额定功率,/>用于表示所述溴冷机设备的额定功率;/>用于表示所述电锅炉设备的额定功率;/>用于表示所述电制冷设备的额定功率;Pchp用于表示所述燃气内燃机设备的出力; CAbsc用于表示所述溴冷机设备的制冷功率;Heb用于表示所述电锅炉设备的热功率;Cec用于表示所述电制冷设备的功率;Qchp用于表示燃气的能量;/>用于表示所述冷热电三联供系统从电网购买电能的买电功率;用于表示所述冷热电三联供系统发电出售的卖电功率;/>用于表示燃气内燃机的启停状态的变化,/>用于表示燃气内燃机的启停状态变化的绝对值;c1用于表示所述燃气内燃机设备初始投资的年均化成本系数;c2用于表示所述溴冷机设备初始投资的年均化成本系数;c3用于表示所述电锅炉设备初始投资的年均化成本系数;c4用于表示所述电制冷设备初始投资的年均化成本系数;a1用于表示所述燃气内燃机设备的运行维护系数;a2用于表示所述溴冷机设备的运行维护系数;a3用于表示所述电锅炉设备的运行维护系数;a4用于表示所述电制冷设备的运行维护系数;b1为燃气费用的系数;e1用于表示所述冷热电三联供系统从电网购买电能的买电电价;e2用于表示所述冷热电三联供系统发电出售的卖电电价;v1用于表示所述燃气内燃机设备的年启停成本系统。
优选地,其中,所述步骤S2中,所述等式约束条件包括如下公式:
其中,Pload用于表示所述冷热电三联供系统的电负荷,用于表示电制冷设备的耗电功率,/>用于表示电锅炉设备的耗电功率,/>用于表示所述冷热电三联供系统发电出售的卖电功率,Pchp用于表示燃气内燃机的发电功率,/>用于表示所述冷热电三联供系统从电网购买电能的买电功率,Hchp用于表示燃气内燃机的热功率,Heb用于表示电锅炉设备的热功率,Hload用于表示所述冷热电三联供系统的热负荷,Cec用于表示所述电制冷设备的功率, CAbsc用于表示所述溴冷机设备的制冷功率,Cload用于表示所述冷热电三联供系统的冷负荷;Qchp用于表示燃气的能量,ηchp用于表示燃气内燃机的发电效率,Copec用于表示电制冷的能效比,ηeb用于表示电锅炉效率,βchp用于表示燃气内燃机热电比,/>用于表示燃气内燃机的启停状态的变化,/>用于表示燃气内燃机的启停状态变化的绝对值,Xchp(i)表示i时刻的燃气内燃机的运行状态,M(i)、N(i)用于表示待求解的变量。
优选地,其中,所述步骤S3中,所述不等式约束条件包括如下公式:
其中,Pchp用于表示燃气内燃机的发电功率,用于表示燃气内燃机的额定功率,Xchp用于表示燃气内燃机的运行状态,Heb用于表示电锅炉设备的热功率,Xeb用于表示电锅炉设备的运行状态,/>用于表示电锅炉设备的额定功率,CAbsc用于表示溴冷机设备的制冷功率,XAbsc用于表示溴冷机设备的运行状态,/>用于表示溴冷机设备的额定功率,Cec用于表示电制冷设备的功率,Xec用于表示电制冷设备的运行状态,/>用于表示电制冷设备的额定功率,M(i)、N(i)用于表示待求解的变量。
优选地,其中,所述步骤S4中,通过粒子群算法对所述目标函数进行求解。
优选地,其中,所述粒子群算法中的颗粒群为所述冷热电三联供系统中各设备的容量组合群。
优选地,其中,所述粒子群算法计算中,计算中更新的速度包括所述冷热电三联供系统中各设备的容量的更新和各设备启停的更新。
优选地,其中,所述溴冷机设备为溴化锂机组。
上述技术方案的有益效果在于:
提供一种考虑启停成本的设备容量的配置方法,通过在现有的冷热电三联供系统的函数模型中加入燃气内燃机启停机成本约束模型,并通过引入相应的变量解决了带有变量条件限制的函数约束问题,使得优化后的模型能够更加全面、准确的反映冷热电三联供系统的工作过程。
附图说明
图1是本发明的较佳实施例中,一种考虑启停成本的设备容量的配置方法的流程示意图。
图2是本发明的较佳实施例中,电负荷运行曲线图;
图3是本发明的较佳实施例中,热负荷运行曲线图;
图4是本发明的较佳实施例中,冷负荷运行曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明,但不作为本发明的限定。
一种考虑启停成本的设备容量的配置方法,应用于冷热电三联供系统,如图1所示,其中包括以下步骤:
步骤S1,建立冷热电三联供系统中以年总成本最低为目标的目标函数,目标函数中包括燃气内燃机的启停机成本约束模型;
步骤S2,建立冷热电三联供系统的等式约束条件,等式约束条件中包括启停机成本约束模型的等式约束条件;
步骤S3,建立冷热电三联供系统的不等式约束条件,不等式约束条件中包括启停机成本约束模型的不等式约束条件;
步骤S4,根据等式约束条件和不等式约束条件对目标函数采用混合整数线性规划求解,确定冷热电三联供系统中设备的容量。
在本发明的较佳实施例中,冷热电三联供系统中设备包括:燃气内燃机设备、溴冷机设备、电制冷设备和电锅炉设备;
目标函数为:
其中,Ctotal用于表示年总成本,用于表示燃气内燃机设备的年均化投资成本,用于表示溴冷机设备的年均化投资成本,/>用于表示电锅炉设备的年均化投资成本,用于表示电制冷设备的年均化投资成本,/>用于表示溴冷机设备的运行维护成本,用于表示电制冷设备的运行维护成本,/>用于表示电锅炉设备的运行维护成本,/>用于表示燃气内燃机设备的运行维护成本,/>用于表示购买燃气内燃机设备使用的燃料的年均化成本,/>用于表示冷热电三联供系统从电网购买电能的年均化成本/>用于表示冷热电三联供系统发电出售的年均化收益,/>用于表示燃气内燃机的启停机成本。
在本发明的较佳实施例中,目标函数还满足如下公式:
其中,用于表示燃气内燃机设备的额定功率,/>用于表示溴冷机设备的额定功率;/>用于表示电锅炉设备的额定功率;/>用于表示电制冷设备的额定功率;Pchp用于表示燃气内燃机设备的出力;CAbsc用于表示溴冷机设备的制冷功率;Heb用于表示电锅炉设备的热功率;Cec用于表示电制冷设备的功率;Qchp用于表示燃气的能量;/>用于表示冷热电三联供系统从电网购买电能的买电功率;/>用于表示冷热电三联供系统发电出售的卖电功率;/>用于表示燃气内燃机的启停状态的变化值,/>用于表示燃气内燃机的启停状态变化值的绝对值;c1用于表示燃气内燃机设备初始投资的年均化成本系数;c2用于表示溴冷机设备初始投资的年均化成本系数;c3用于表示电锅炉设备初始投资的年均化成本系数;c4用于表示电制冷设备初始投资的年均化成本系数;a1用于表示燃气内燃机设备的运行维护系数;a2用于表示溴冷机设备的运行维护系数;a3用于表示电锅炉设备的运行维护系数; a4用于表示电制冷设备的运行维护系数;b1为燃气费用的系数;e1用于表示冷热电三联供系统从电网购买电能的买电电价;e2用于表示冷热电三联供系统发电出售的卖电电价;v1用于表示燃气内燃机设备的年启停成本系统。
在本发明的较佳实施例中,步骤S2中,等式约束条件包括如下公式:
其中,Pload用于表示冷热电三联供系统的电负荷,用于表示电制冷设备的耗电功率,/>用于表示电锅炉设备的耗电功率,/>用于表示冷热电三联供系统发电出售的卖电功率,Pchp用于表示燃气内燃机的发电功率,/>用于表示冷热电三联供系统从电网购买电能的买电功率,Hchp用于表示燃气内燃机的热功率,Heb用于表示电锅炉设备的热功率,Hload用于表示冷热电三联供系统的热负荷,Cec用于表示电制冷设备的功率,CAbsc用于表示溴冷机设备的制冷功率,Cload用于表示冷热电三联供系统的冷负荷;Qchp用于表示燃气的能量,ηchp用于表示燃气内燃机的发电效率,Copec用于表示电制冷的能效比,ηeb用于表示电锅炉效率,βchp用于表示燃气内燃机热电比,/>用于表示燃气内燃机的启停状态的变化值,/>用于表示燃气内燃机的启停状态变化值的绝对值,Xchp(i)表示i时刻的燃气内燃机的运行状态,M(i)、N(i)用于表示待求解的变量。
具体的,在本实施例中,的取值满足以下公式:
其中,当Xchp(i)-Xchp(i-1)>0时表示燃气内燃机的启停状态从状态0变化至状态1;当Xchp(i)-Xchp(i-1)<0时表示燃气内燃机的启停状态从状态1变化至状态0;当Xchp(i)-Xchp(i-1)=0表示燃气内燃机的启停状态没有发生变化。
上述带有变量条件限制的函数约束在进行混合整数线性规划时会出现如下问题,当时,在目标函数中/>这使得启停成本为负,导致所建模型与实际情况不符,因此,这种具有变量条件限制的函数约束限制是无法建立混合整数线性规划的,所以需要通过转换处理将变量条件限制的函数约束限制转换成混合整数线性规划可以建模的约束,即在混合整数线性规划中,需要将在/>的情况下,仍等于v1。
此处,在等式约束引入M(i)、N(i)作为待求解的中间变量,使得M(i)、N(i)同时满足以下公式:
且中间变量M(i)、N(i)还应当满足如下不等式:
0≤M(i)+N(i)≤1
中间变量M(i)、N(i)的取值在0或1中选择,因此会出现如下情况:
当M(i)=0、N(i)=1的时候,;
当M(i)=0、N(i)=0的时候;
当N(i)=0、M(i)=1的时候;
上述三种情况下,目标函数中的取值均不会出现-v1的情况,模型的建立与现实情况相符合,在引入待求解中间变量M(i)、N(i)后,将模型加入整体建模中对M(i)和N(i)进行求解,求解得出M(i)和N(i)后可以得到/>
在本发明的较佳实施例中,步骤S3中,不等式约束条件包括如下公式:
其中,Pchp用于表示燃气内燃机的发电功率,用于表示燃气内燃机的额定功率,Xchp用于表示燃气内燃机的运行状态,Heb用于表示电锅炉设备的热功率,Xeb用于表示电锅炉设备的运行状态,/>用于表示电锅炉设备的额定功率,CAbsc用于表示溴冷机设备的制冷功率,XAbsc用于表示溴冷机设备的运行状态,/>用于表示溴冷机设备的额定功率,Cec用于表示电制冷设备的功率,Xec用于表示电制冷设备的运行状态,/>用于表示电制冷设备的额定功率,M(i)、N(i)用于表示待求解的变量。
在本发明的较佳实施例中,步骤S4中,通过粒子群算法对目标函数进行求解。
在本发明的较佳实施例中,粒子群算法中的颗粒群为冷热电三联供系统中各设备的容量组合群。
在本发明的较佳实施例中,粒子群算法计算中,计算中更新的速度包括冷热电三联供系统中各设备的容量的更新和各设备启停的更新。
在本发明的较佳实施例中,溴冷机设备为溴化锂机组。
下面给出利用上述模型进行冷热电三联供系统中设备容量配置的数据及结果:
设置x2、x3、x4、x5、x6为51.1、61.1、71.5、81.8、92、C2、C3、C4、C5、C6、 C7、C8、C9、C10、C11为136.5、160.1、184.4、207.9、222.9、51.9、57.2、62.7、 68.9、76.0系数分别为设置c1c2c3c4为0.6;a1a2a3a4为0.05为各个设备的运维系数;b1为燃气费用的系数为58.4;
e1为买电电价[10.9 10.9 9.5 9.5 32.7 50 55 50 42 43 49.5 53.3 69.151.9 41.8 39.7 40.9 65.8 123.1 100.3 67.6 48 30 20.4];
e2是卖电电价0.4;
v1是启停成本1000。
电负荷(单位:kw):[0.345 0.345 0.345 0.345 0.345 0.345 0.708 0.708 001.159 0.708 0.708 0.708 0.708 0.708 0.708 0 0 0 0.708]
热负荷(单位:kw):[10.9 10.9 9.5 9.5 32.7 50 55 50 42 43 49.5 53.3 69.151.941.8 39.7 40.9 65.8 123.1 100.3 67.6 48 30 20.4]
冷负荷(单位:kw):[10.9 10.9 9.5 9.5 32.7 50 55 50 42 43 49.5 53.3 69.151.9 41.8 39.7 40.9 65.8 123.1 100.3 67.6 48 30 20.4]
ηchp为0.4,ηeb为0.9,βchp为0.85,Copec为3。
按照式(1)和式(2)建立基于年均化成本最优的目标函数,按照式(3) 建立等式约束条件,按照式(4)建立不等式约束条件。
通过粒子群算法对上述目标函数模型进行求解,粒子群算法中的颗粒群是不同的设备组合群,包括设备的容量、设备的类型等,计算中更新的速度包括所述冷热电三联供系统中各设备的容量的更新和各设备启停的更新,是否达到目标要求主要是指投资收益率是否最高,求解出设备的选型和安装容量计算结果为:
燃机容量110kW,电锅炉功率123.1kW,电制冷功率123kW,溴冷机功率0kW,电网的功率286.5kW;图2为电负荷运行曲线,图3为热负荷运行曲线,图4为冷负荷运行曲线。
Xchp=[0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 00 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0]
M=[0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 00 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0]
N=[0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 00 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0]
经测试,满足同时M(i)+N(i)不为负数。
上述技术方案的有益效果在于:
提供一种考虑启停成本的设备容量的配置方法,通过在现有的冷热电三联供系统的函数模型中加入燃气内燃机启停机成本约束模型,并通过引入相应的变量解决了带有变量条件限制的函数约束问题,使得优化后的模型能够更加全面、准确的反映冷热电三联供系统的工作过程。
以上所述仅为本发明较佳的实施例,并非因此限制本发明的实施方式及保护范围,对于本领域技术人员而言,应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案,均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种考虑启停成本的设备容量的配置方法,应用于冷热电三联供系统,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1,建立冷热电三联供系统中以年总成本最低为目标的目标函数,所述目标函数中包括燃气内燃机的启停机成本约束模型;
步骤S2,建立冷热电三联供系统的等式约束条件,所述等式约束条件中包括所述启停机成本约束模型的等式约束条件;
步骤S3,建立冷热电三联供系统的不等式约束条件,所述不等式约束条件中包括所述启停机成本约束模型的不等式约束条件;
步骤S4,根据所述等式约束条件和所述不等式约束条件对所述目标函数采用混合整数线性规划求解,确定冷热电三联供系统中设备的容量;
所述冷热电三联供系统中设备包括:燃气内燃机设备、溴冷机设备、电制冷设备和电锅炉设备;
所述目标函数为:
其中,Ctotal用于表示所述年总成本,用于表示所述燃气内燃机设备的年均化投资成本,/>用于表示所述溴冷机设备的年均化投资成本,/>用于表示所述电锅炉设备的年均化投资成本,/>用于表示所述电制冷设备的年均化投资成本,/>用于表示所述溴冷机设备的运行维护成本,/>用于表示所述电制冷设备的运行维护成本,/>用于表示所述电锅炉设备的运行维护成本,/>用于表示所述燃气内燃机设备的运行维护成本,/>用于表示购买所述燃气内燃机设备使用的燃料的年均化成本,/>用于表示所述冷热电三联供系统从电网购买电能的年均化成本/>用于表示所述冷热电三联供系统发电出售的年均化收益,/>用于表示所述燃气内燃机的启停机成本;
所述目标函数还满足如下公式:
其中,用于表示所述燃气内燃机设备的额定功率,/>用于表示所述溴冷机设备的额定功率;/>用于表示所述电锅炉设备的额定功率;/>用于表示所述电制冷设备的额定功率;Pchp用于表示所述燃气内燃机设备的出力;CAbsc用于表示所述溴冷机设备的制冷功率;Heb用于表示所述电锅炉设备的热功率;Cec用于表示所述电制冷设备的功率;Qchp用于表示燃气的能量;/>用于表示所述冷热电三联供系统从电网购买电能的买电功率;/>用于表示所述冷热电三联供系统发电出售的卖电功率;/>用于表示燃气内燃机的启停状态的变化值,/>用于表示燃气内燃机的启停状态变化值的绝对值;c1用于表示所述燃气内燃机设备初始投资的年均化成本系数;c2用于表示所述溴冷机设备初始投资的年均化成本系数;c3用于表示所述电锅炉设备初始投资的年均化成本系数;c4用于表示所述电制冷设备初始投资的年均化成本系数;a1用于表示所述燃气内燃机设备的运行维护系数;a2用于表示所述溴冷机设备的运行维护系数;a3用于表示所述电锅炉设备的运行维护系数;a4用于表示所述电制冷设备的运行维护系数;b1为燃气费用的系数;e1用于表示所述冷热电三联供系统从电网购买电能的买电电价;e2用于表示所述冷热电三联供系统发电出售的卖电电价;v1用于表示所述燃气内燃机设备的年启停成本系统;
所述步骤S2中,所述等式约束条件包括如下公式:
其中,Pload用于表示所述冷热电三联供系统的电负荷,用于表示电制冷设备的耗电功率,/>用于表示电锅炉设备的耗电功率,/>用于表示所述冷热电三联供系统发电出售的卖电功率,Pchp用于表示燃气内燃机的发电功率,/>用于表示所述冷热电三联供系统从电网购买电能的买电功率,Hchp用于表示燃气内燃机的热功率,Heb用于表示电锅炉设备的热功率,Hload用于表示所述冷热电三联供系统的热负荷,Cec用于表示所述电制冷设备的功率,CAbsc用于表示所述溴冷机设备的制冷功率,Cload用于表示所述冷热电三联供系统的冷负荷;Qchp用于表示燃气的能量,ηchp用于表示燃气内燃机的发电效率,Copec用于表示电制冷的能效比,ηeb用于表示电锅炉效率,βchp用于表示燃气内燃机热电比,/>用于表示燃气内燃机的启停状态的变化值,/>用于表示燃气内燃机的启停状态变化值的绝对值,Xchp(i)表示i时刻的燃气内燃机的运行状态,M(i)、N(i)用于表示待求解的变量;
所述步骤S3中,所述不等式约束条件包括如下公式:
其中,Pchp用于表示燃气内燃机的发电功率,用于表示燃气内燃机的额定功率,Xchp用于表示燃气内燃机的运行状态,Heb用于表示电锅炉设备的热功率,Xeb用于表示电锅炉设备的运行状态,/>用于表示电锅炉设备的额定功率,CAbsc用于表示溴冷机设备的制冷功率,XAbsc用于表示溴冷机设备的运行状态,/>用于表示溴冷机设备的额定功率,Cec用于表示电制冷设备的功率,Xec用于表示电制冷设备的运行状态,/>用于表示电制冷设备的额定功率,M(i)、N(i)用于表示待求解的变量。
2.根据权利要求1所述的考虑启停成本的设备容量的配置方法,其特征在于,所述步骤S4中,通过粒子群算法对所述目标函数进行求解。
3.根据权利要求2所述的考虑启停成本的设备容量的配置方法,其特征在于,所述粒子群算法中的颗粒群为所述冷热电三联供系统中各设备的容量组合群。
4.根据权利要求2所述的考虑启停成本的设备容量的配置方法,其特征在于,所述粒子群算法计算中,计算中更新的速度包括所述冷热电三联供系统中各设备的容量的更新和各设备启停的更新。
5.根据权利要求1所述的考虑启停成本的设备容量的配置方法,其特征在于,所述溴冷机设备为溴化锂机组。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911193534.XA CN110929213B (zh) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 一种考虑启停成本的设备容量的配置方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911193534.XA CN110929213B (zh) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 一种考虑启停成本的设备容量的配置方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110929213A CN110929213A (zh) | 2020-03-27 |
CN110929213B true CN110929213B (zh) | 2024-04-05 |
Family
ID=69846776
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911193534.XA Active CN110929213B (zh) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | 一种考虑启停成本的设备容量的配置方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110929213B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112051762B (zh) * | 2020-08-05 | 2024-05-14 | 上海电气工程设计有限公司 | 微电网及综合能源的闭环管理方法及系统 |
CN113031447A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-25 | 上海电气集团股份有限公司 | 冷热电三联供系统中设备的配置方法、系统、设备和介质 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010226879A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Yamatake Corp | エネルギー供給システムの運用計画作成方法および装置 |
CN107508328A (zh) * | 2017-04-08 | 2017-12-22 | 东北电力大学 | 考虑风电消纳的联合系统能量优化方法 |
CN108110804A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-06-01 | 深圳供电局有限公司 | 一种含抽水蓄能机组的电网优化调度方法 |
CN108694483A (zh) * | 2018-07-28 | 2018-10-23 | 天津大学 | 考虑电热气耦合的综合能源系统设备选型及容量规划方法 |
CN109409595A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-03-01 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种园区多能互补系统日前调度方法 |
CN109767029A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-05-17 | 华北电力大学 | 局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置方法及系统 |
CN110059853A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-07-26 | 上海电气分布式能源科技有限公司 | 一种冷热电三联供系统中设备的配置方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10504195B2 (en) * | 2017-11-13 | 2019-12-10 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | System and method for decentralized energy production |
-
2019
- 2019-11-28 CN CN201911193534.XA patent/CN110929213B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010226879A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Yamatake Corp | エネルギー供給システムの運用計画作成方法および装置 |
CN107508328A (zh) * | 2017-04-08 | 2017-12-22 | 东北电力大学 | 考虑风电消纳的联合系统能量优化方法 |
CN108110804A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-06-01 | 深圳供电局有限公司 | 一种含抽水蓄能机组的电网优化调度方法 |
CN108694483A (zh) * | 2018-07-28 | 2018-10-23 | 天津大学 | 考虑电热气耦合的综合能源系统设备选型及容量规划方法 |
CN109409595A (zh) * | 2018-10-19 | 2019-03-01 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 一种园区多能互补系统日前调度方法 |
CN109767029A (zh) * | 2018-12-14 | 2019-05-17 | 华北电力大学 | 局域能源互联网中冷热电三联供系统容量配置方法及系统 |
CN110059853A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-07-26 | 上海电气分布式能源科技有限公司 | 一种冷热电三联供系统中设备的配置方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
刘敦楠 ; 秦光宇 ; 李奇 ; .考虑多类型能源转换与存储的综合能源微网优化运行研究.南方电网技术.2018,(第03期),全文. * |
孙凯华 ; 韩冬 ; 严正 ; 马骏宇 ; .气电热联供网络规划与运行联合优化.电力建设.2016,(第04期),全文. * |
王振浩 ; 杨璐 ; 田春光 ; 李国庆 ; .考虑风电消纳的风电-电储能-蓄热式电锅炉联合系统能量优化.中国电机工程学报.2017,(第S1期),全文. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110929213A (zh) | 2020-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Optimal scheduling of the regional integrated energy system considering economy and environment | |
US8396572B2 (en) | System and method for energy plant optimization using mixed integer-linear programming | |
US9335748B2 (en) | Energy management system | |
CA2510839C (en) | Method and apparatus for providing economic analysis of power generation and distribution | |
JP6423967B2 (ja) | ローカルエネルギーネットワークを最適化するための制御装置 | |
CN108646552B (zh) | 基于遗传算法的天然气分布式能源机组参数的多目标优化方法 | |
US20120010758A1 (en) | Optimization system using an iteratively coupled expert engine | |
US20060116789A1 (en) | Methods and apparatuses for control of building cooling, heating and power co-generation systems | |
CN111244939B (zh) | 一种计及需求侧响应的多能互补系统两级优化设计方法 | |
CN112464477A (zh) | 计及需求响应的多能耦合综合能源运行仿真方法 | |
CN110794684B (zh) | 一种冷热电三联供系统中设备容量的配置方法 | |
CN110929213B (zh) | 一种考虑启停成本的设备容量的配置方法 | |
Zhang et al. | Optimization of distributed integrated multi-energy system considering industrial process based on energy hub | |
WO2022088067A1 (zh) | 分布式能源系统的优化方法、装置和计算机可读存储介质 | |
CN111429301B (zh) | 一种容量配置和运行策略的协同优化处理方法和装置 | |
CN115423161A (zh) | 基于数字孪生的多能耦合优化调度方法及系统 | |
CN115186902A (zh) | 温室综合能源系统的调控方法、装置、终端及存储介质 | |
CN110059853B (zh) | 一种冷热电三联供系统中设备的配置方法 | |
CN116960959A (zh) | 多目标约束下客户侧综合能源系统运行优化方法及系统 | |
Houwing et al. | Least-cost model predictive control of residential energy resources when applying μCHP | |
CN112051762B (zh) | 微电网及综合能源的闭环管理方法及系统 | |
CN116306194A (zh) | 基于多目标优化理论的综合能源系统能效优化配置方法 | |
Brujic et al. | Optimal operation of distributed CHP systems for participation in electricity spot markets | |
Li et al. | Combined economic operation research of CCHP system and energy storage | |
CN109973164B (zh) | 天然气分布式能源优化系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |