CN117689178B - 复合式地源热泵系统长周期运行调度优化方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化方法和装置，涉及地源热泵系统运行调度技术领域，包括：基于复合式地源热泵系统的决策变量，分别构建复合式地源热泵系统的地源侧水力模型和调峰系统模型；基于地源侧水力模型和决策变量，构建复合式地源热泵系统的地源热泵系统模型；基于地源热泵系统模型和调峰系统模型，构建复合式地源热泵系统的长周期运行调度优化目标函数；基于改进的遗传算法和长周期运行调度优化目标函数，对决策变量寻优求解，得到目标决策变量；基于目标决策变量，对复合式地源热泵系统进行长周期运行调度。本发明可以最大限度地利用可再生能源、实现地源侧取放热平衡，从而提高能源利用效率。

Description

复合式地源热泵系统长周期运行调度优化方法和装置

技术领域

本发明涉及地源热泵系统运行调度技术领域，具体为一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化方法和装置。

背景技术

随着人们对居住环境的要求不断提高，室内热舒适成为了一个重要的关注点。传统的供暖和制冷系统虽然能够满足基本的温度调节需求，但其高能耗和环境影响问题日益凸显。为了解决这些问题，人们开始探索利用可再生能源来实现热舒适。可再生能源如太阳能、风能等具有清洁、可持续的特点，成为了绿色能源利用的重要方向。

在可再生能源的推动下，复合式地源热泵系统逐渐受到关注，并被广泛应用。这一系统利用地下较为稳定温度作为热源和热汇，通过地源热泵的工作原理，夏季能量从建筑室内热能转移至浅层地热能，冬季能量从浅层地热能转移至建筑室内热能，实现供暖和制冷的目的。

复合式地源热泵系统的运行调度优化对于系统的高效运行和能源利用至关重要。未经优化的运行调度可能会导致环境影响的增加。例如，系统未能充分利用可再生能源，导致需要依赖化石燃料或其他高耗能资源，增加了温室气体排放和环境污染。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化方法和装置。

第一方面，本发明实施例提供了一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化方法，包括：基于复合式地源热泵系统的决策变量，分别构建所述复合式地源热泵系统的地源侧水力模型和调峰系统模型；基于所述地源侧水力模型和所述决策变量，构建所述复合式地源热泵系统的地源热泵系统模型；基于所述地源热泵系统模型和所述调峰系统模型，构建所述复合式地源热泵系统的长周期运行调度优化目标函数；基于改进的遗传算法和所述长周期运行调度优化目标函数，对所述决策变量寻优求解，得到目标决策变量；所述改进的遗传算法包括对染色体修正操作；基于所述目标决策变量，对所述复合式地源热泵系统进行长周期运行调度。

进一步地，所述决策变量包括地埋管分区运行变量；所述地源侧水力模型，包括：S_g＝S_g,1+S_g,2+S_g,3＝S_g(R_m,R_g)，式中，S_g为所述地源侧管网总阻抗，S_g,1为地源侧循环水总管阻抗，S_g,2为并联运行的地埋管换热器分区的总阻抗，S_g,3为并联运行的地源热泵机组冷凝器或蒸发器的总阻抗，R_m为所述复合式地源热泵系统的运行模式，R_g为所述地埋管分区运行变量；G_g为地源侧循环泵组运行流量，h_g为地源侧循环泵组运行扬程，P_pump,g为地源侧循环水泵泵组运行功率。

进一步地，所述决策变量还包括调峰系统运行变量；所述地源热泵系统模型，包括：

式中，P_{gshp,cooling,i}为在供冷季第i台地源热泵机组制冷功率，T_1,gshp,i为第i台地源热泵机组用户侧出水温度，T_2,gshp,i为第i台地源热泵机组地源侧进水温度，PLR_gshp,i为第i台地源热泵机组负荷率；a_0,i、a_1,i……a_9,i为第i台地源热泵机组制冷功率模型系数；P_{gshp,heating,i}为在供暖季第i台地源热泵机组制热功率，T_3,gshp,i为第i台地源热泵机组用户侧进水温度，T_4,gshp,i为第i台地源热泵机组地源侧出水温度，PLR_gshp,i为第i台地源热泵机组负荷率；b_0,i、b_1,i……b_9,i为第i台地源热泵机组制热功率模型系数；为第k天浅层地热源日平均取热量，c为循环水比热容，ρ为循环水密度，为第k天地源侧日平均运行流量，为第k天地源侧日平均进口水温，为第k天地源侧日平均出口水温；为第k天复合式地源热泵系统的日平均运行功率，为第k天地源热泵机组总运行功率，为第k天地源侧泵组日平均运行功率，为第k天地埋管分区运行变量，为第k天调峰系统运行变量，为第k天运行模式，为第k天预测日平均负荷。

进一步地，所述调峰系统模型包括：

式中，为第k天调峰系统冷却塔水耗，为第k天调峰系统日平均运行负荷，Δh为冷却水焓值，为第k天调峰系统日平均运行功率，为第k天调峰系统冷水机组日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却塔风机日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却水循环泵日平均运行功率，为第k天日平均室外湿球温度。

进一步地，所述长周期运行调度优化目标函数，包括：

式中，F为所述长周期运行调度优化目标函数，S为优化常数，为第k天调峰系统日平均运行功率，为第k天地源热泵系统日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却塔水耗，n_o为日运行小时数，C_elc为单位电价，C_water为单位水价，ρ_ò为地源侧冷热不平衡惩罚因子，为第k天浅层地热源日平均取热量，n_d为总运行天数。

进一步地，基于改进的遗传算法和所述长周期运行调度优化目标函数，对所述决策变量寻优求解，得到目标决策变量，包括：采用生成随机数的方法，对表征所述决策变量的染色体的每一维变量进行初始化赋值，得到初始化规模为N的初始群体；基于所述长周期运行调度优化目标函数评估各个染色体的适应值，保存适应值最大的染色体为最优染色体；对所述初始群体分别进行选择操作、交叉操作和变异操作，得到下一代群体；对所述下一代群体中进行染色体修正操作，得到修正之后的下一代群体；所述染色体修正操作包括：将位于所述决策变量的可行域之外的染色体进行修正操作，以使修正之后的染色体为所述复合式地源热泵系统进行长周期运行调度问题的有效解；基于修正之后的下一代群体，更新所述最优染色体；在进化代数超过预设迭代次数后，将所述最优染色体对应的决策变量确定为所述目标决策变量。

第二方面，本发明实施例还提供了一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化装置，包括：第一构建模块，第二构建模块，第三构建模块，优化模块和调度模块；其中，所述第一构建模块，用于基于复合式地源热泵系统的决策变量，分别构建所述复合式地源热泵系统的地源侧水力模型和调峰系统模型；所述第二构建模块，用于基于所述地源侧水力模型和所述决策变量，构建所述复合式地源热泵系统的地源热泵系统模型；所述第三构建模块，用于基于所述地源热泵系统模型和所述调峰系统模型，构建所述复合式地源热泵系统的长周期运行调度优化目标函数；所述优化模块，用于基于改进的遗传算法和所述长周期运行调度优化目标函数，对所述决策变量寻优求解，得到目标决策变量；所述改进的遗传算法包括对染色体修正操作；所述调度模块，用于基于所述目标决策变量，对所述复合式地源热泵系统进行长周期运行调度。

进一步地，所述决策变量包括地埋管分区运行变量和调峰系统运行变量。

进一步地，所述长周期运行调度优化目标函数，包括：

式中，F为所述长周期运行调度优化目标函数，S为优化常数，为第k天调峰系统日平均运行功率，为第k天地源热泵系统日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却塔水耗，n_o为日运行小时数，C_elc为单位电价，C_water为单位水价，ρ_ò为地源侧冷热不平衡惩罚因子，为第k天浅层地热源日平均取热量，n_d为总运行天数。

进一步地，所述优化模块，还用于：采用生成随机数的方法，对表征所述决策变量的染色体的每一维变量进行初始化赋值，得到初始化规模为N的初始群体；基于所述长周期运行调度优化目标函数评估各个染色体的适应值，保存适应值最大的染色体为最优染色体；对所述初始群体分别进行选择操作、交叉操作和变异操作，得到下一代群体；对所述下一代群体中进行染色体修正操作，得到修正之后的下一代群体；所述染色体修正操作包括：将位于所述决策变量的可行域之外的染色体进行修正操作，以使修正之后的染色体为所述复合式地源热泵系统进行长周期运行调度问题的有效解；基于修正之后的下一代群体，更新所述最优染色体；在进化代数超过预设迭代次数后，将所述最优染色体对应的决策变量确定为所述目标决策变量。

本发明提供了一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化方法和装置，可以根据长周期不同时段浅层地热能和其他调峰能源的特点，通过灵活调整复合式地源热泵系统的运行调度，合理分配能源供应，在保证地源热泵系统的地源侧夏季取冷和冬季取热平衡的前提下，最大限度地利用可再生能源，从而提高能源利用效率，为可持续能源利用和环境保护做出贡献。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种基于改进的遗传算法和长周期运行调度优化目标函数对决策变量寻优求解的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化装置的示意图。

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、完整的描述，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做出创造性劳动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。

实施例一

图1是根据本发明实施例提供的一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化方法的流程图。如图1所示，该方法具体包括如下步骤：

步骤S102，基于复合式地源热泵系统的决策变量，分别构建复合式地源热泵系统的地源侧水力模型和调峰系统模型。

步骤S104，基于地源侧水力模型和决策变量，构建复合式地源热泵系统的地源热泵系统模型。

步骤S106，基于地源热泵系统模型和调峰系统模型，构建复合式地源热泵系统的长周期运行调度优化目标函数。

步骤S108，基于改进的遗传算法和长周期运行调度优化目标函数，对决策变量寻优求解，得到目标决策变量；改进的遗传算法包括对染色体修正操作。

步骤S110，基于目标决策变量，对复合式地源热泵系统进行长周期运行调度。

具体的，在本发明实施例中，通过复合式地源热泵系统的模型参数、边界条件和决策变量，分别构建地源侧水力模型、地源热泵系统模型和调峰系统模型。

其中，模型参数包括：地源侧水力模型参数、地源热泵系统模型参数和调峰系统模型参数。

边界条件包括：运行模式向量室外湿球温度向量和预测负荷向量

具体的，决策变量包括地埋管分区运行变量；地源侧水力模型，包括：

S_g＝S_g,1+S_g,2+S_g,3＝S_g(R_m,R_g)

式中，S_g为地源侧管网总阻抗，S_g,1为地源侧循环水总管阻抗，S_g,2为并联运行的地埋管换热器分区的总阻抗，S_g,3为并联运行的地源热泵机组冷凝器或蒸发器的总阻抗，R_m为复合式地源热泵系统的运行模式，R_g为地埋管分区运行变量；G_g为地源侧循环泵组运行流量，h_g为地源侧循环泵组运行扬程，P_pump,g为地源侧循环水泵泵组运行功率。

具体的，构建复合式地源热泵系统的地源侧水力模型，包括如下步骤：

(a)地源侧管网总阻抗的计算：

地源侧管网总阻抗值S_g分为三部分：地源侧循环水总管阻抗S_g,1、并联运行的地埋管换热器分区的总阻抗S_g,2、并联运行的地源热泵机组冷凝器或蒸发器总阻抗S_g,3。

1)地源侧循环水总管阻抗S_g,1，单位m/(m³/h)²；

2)地埋管分区运行变量若第i个地埋管分区运行，则r_g,i＝1，若第i个地埋管分区不运行，则r_g,i＝0。

式中：

r_g,i——第i个地埋管换热器分区是否运行，i∈[1,n_g]，若运行r_g,i＝1，否则r_g,i＝0；

n_g——地埋管换热器分区数量。

地埋管换热器各分区阻抗并联运行的地埋管换热器分区的总阻抗计算公式如下所示：

式中：

S₂——地埋管换热器分区阻抗向量，单位m/(m³/h)²；

s_g,i——第i个地埋管换热器分区的阻抗，i∈[1,n_g]，单位m/(m³/h)²。

3)地源热泵机组运行变量若第i个地源热泵机组运行，则r_gshp,i＝1，若第i个地源热泵机组不运行，则r_gshp,i＝0。

式中：

R_gshp——地源热泵机组运行变量，R_gshp＝R_g；

r_gshp,i——第i个地源热泵机组是否运行，i∈[1,n_gshp]，若运行r_gshp,i＝1，否则r_gshp,i＝0；

n_gshp——地源热泵机组数目，n_gshp＝n_g。

供冷季：供冷季地埋管分区与地源热泵机组冷凝器相连通，各地源热泵机组冷凝器阻抗并联运行的地源热泵机组冷凝器总阻抗计算公式如下所示：

因地源热泵系统采取相同的地源热泵机组，故并联运行的地源热泵机组冷凝器总阻抗计算公式可简化为：

式中：

S₃——地源热泵机组冷凝器阻抗向量，单位m/(m³/h)²；

s_condenser,i——第i个地源热泵机组冷凝器阻抗，i∈[1,n_u]，单位m/(m³/h)²；

——地源热泵机组运行数目。

供暖季：供冷季地埋管分区与地源热泵机组蒸发器相连通，各地源热泵机组蒸发器阻抗并联运行的地源热泵机组蒸发器总阻抗计算公式如下所示：

因地源热泵系统采取相同的地源热泵机组，故并联运行的地源热泵机组蒸发器总阻抗计算公式可简化为：

式中：

S₃——地源热泵机组蒸发器阻抗向量，单位m/(m³/h)²；

s_evaporator,i——第i个地源热泵机组冷蒸发器阻抗，i∈[1,n_u]，单位m/(m³/h)²。

4)地源侧管网总阻抗计算公式如下：

S_g＝S_g,1+S_g,2+S_g,3 (8)

式中：

S_g——地源侧管网总阻抗，单位m/(m³/h)²；

S_g,1——地源侧循环水总管阻抗，单位m/(m³/h)²；

S_g,2——并联运行的地埋管换热器分区的总阻抗，单位m/(m³/h)²；

S_g,3——并联运行的地源热泵机组冷凝器或蒸发器总阻抗，单位m/(m³/h)²。

在复合式地源热泵系统长周期运行调度优化方法中，地源侧管网总阻抗仅与运行模式R_m、地埋管分区运行变量R_g、地源热泵机组运行数目相关，可得如下关系式：

式中：

R_m——地源热泵系统运行模式，若地源热泵系统供冷，R_m＝-1，地源热泵系统供暖，R_m＝1；

R_g——地埋管分区运行变量。

(b)地源侧循环泵组模型的构建：

1)单台地源侧循环水泵满频特性：

单台地源侧循环水泵满频时的流量扬程特性曲线：

单台地源侧循环水泵变频，频率为f_g时的流量扬程特性曲线：

式中：

f_g——频率，单位Hz；

h_g,i——第i个循环水泵扬程，单位m；

G_g,i——第i个循环水泵流量，单位m³/h；

a_0,g,i、a_1,g,i、a_2,g,i——第i个循环水泵流量扬程特性曲线系数。

单台地源侧循环水水泵满频时的流量效率特性曲线：

单台地源侧循环水泵变频，频率为f_g时的流量效率特性曲线：

式中：

η_g,i——第i个循环水泵效率；

b_0,g,i、b_1,g,i、b_2,g,i——第i个循环水泵流量效率特性曲线系数。

循环水泵的功率计算公式：

P_pump,g,i＝P_pump,g,i(G_g,i,f_g)＝γG_g,ih_g,i/η_g,i＝γG_g,ih_g,i(G_g,i,f_g)/η_g,i(G_g,i,f_g) (14)

式中：

P_pump,g,i——循环水泵功率，单位kW；

γ——循环水重度，单位N/m³。

2)地源侧循环泵组特性：

地源侧循环水泵数目n_p与地埋管分区数目n_g相同，地源侧循环水泵运行变量基于并联运行的各个地源侧循环水水泵满频时的流量扬程特性曲线与地源侧循环水泵运行变量R_p，确定地源侧循环泵组的流量扬程特性曲线：

因为地源侧并联循环水泵型号一致，且泵组统一变频，故仅基于单台地源侧循环水泵满频时的流量扬程特性曲线和地源侧循环水泵运行变量R_p，便可确定地源侧循环泵组的流量扬程特性曲线：

式中：

r_p,i——第i个地源侧循环水泵是否运行，i∈[1,n_p]，若运行r_p,i＝1，否则r_p,i＝0；

n_p——地源侧循环水泵数目；

h_g——地源侧循环泵组扬程，单位m；

G_g——地源侧循环泵组流量，单位m³/h；

a_0,g、a_1,g、a_2,g——地源侧循环泵组流量扬程特性曲线系数。

地源侧循环泵组统一变频，当变频频率为f时的泵组流量扬程特性曲线：

3)地源侧循环泵组运行流量G_g、运行扬程h_g、运行功率P_pump,g：

基于地源侧管网总阻抗S_g、地源侧循环泵组流量扬程特性曲线、地源侧泵组变频频率f_g，确定地源侧循环泵组运行流量G_g和运行扬程h_g。通过频率f_g下的地源侧循环泵组的流量扬程特性曲线和地源侧管网总阻抗S_g，计算地源侧循环泵组运行流量G_g、运行扬程h_g的计算公式如下所示：

地源侧并联循环水泵型号一致，且泵组统一变频频率为f_g，则单台循环水水泵的流量为单台循环水水泵的扬程为h_g，可确定地源侧单台循环水泵功率P_pump,g,i。

地源侧循环水泵泵组的功率计算公式：

式中：

R_p——地源侧循环水泵运行变量；

||R_p||₀——地源侧循环水泵运行数目；

r_p,i——第i个地源侧循环水泵是否运行，i∈[1,n_p]，若运行r_p,i＝1，否则r_p,i＝0；

P_pump,g——地源侧循环水泵泵组运行功率，kW。

地源侧循环泵组运行特性(运行流量G_g、运行扬程h_g、运行功率P_pump,g)与运行模式R_m、地埋管分区运行变量R_g、地源侧循环水泵运行变量R_p、地源侧循环泵组运行频率f_g、地源热泵机组运行数目相关：

因地源侧为定频运行，运行频率为定值，且地埋管分区运行变量R_g与地源侧循环水泵运行变量R_p相等，地源热泵机组运行数目可简化为：

具体的，决策变量还包括调峰系统运行变量；地源热泵系统模型，包括：

式中，P_{gshp,cooling,i}为在供冷季第i台地源热泵机组制冷功率，T_1,gshp,i为第i台地源热泵机组用户侧出水温度，T_2,gshp,i为第i台地源热泵机组地源侧进水温度，PLR_gshp,i为第i台地源热泵机组负荷率；a_0,i、a_1,i……a_9,i为第i台地源热泵机组制冷功率模型系数；

P_{gshp,heating,i}为在供暖季第i台地源热泵机组制热功率，T_3,gshp,i为第i台地源热泵机组用户侧进水温度，T_4,gshp,i为第i台地源热泵机组地源侧出水温度，PLR_gshp,i为第i台地源热泵机组负荷率；b_0,i、b_1,i……b_9,i为第i台地源热泵机组制热功率模型系数；

为第k天浅层地热源日平均取热量，c为循环水比热容，ρ为循环水密度，为第k天地源侧日平均运行流量，为第k天地源侧日平均进口水温，为第k天地源侧日平均出口水温；

为第k天复合式地源热泵系统的日平均运行功率，为第k天地源热泵机组总运行功率，为第k天地源侧泵组日平均运行功率，为第k天地埋管分区运行变量，为第k天调峰系统运行变量，为第k天运行模式，为第k天预测日平均负荷。

具体的，在本发明实施例中，地源热泵系统模型的构建包括如下步骤：

(a)地源热泵机组模型的构建：

在供冷季，地源热泵机组功率P_{gshp,cooling,i}描述为用户侧出水温度T_1,gshp,i、地源侧进水温度T_2,gshp,i、机组负荷率PLR_gshp,i的函数：

式中：

P_{gshp,cooling,i}——第i台地源热泵机组制冷功率，单位kW；

T_1,gshp,i——第i台地源热泵机组用户侧出水温度，即冷冻水供水温度，单位℃；

T_2,gshp,i——第i台地源热泵机组地源侧进水温度，即冷却水回水温度，单位℃；

PLR_gshp,i——第i台地源热泵机组负荷率；

a_0,i、a_1,i……a_9,i——第i台地源热泵机组制冷功率模型系数。

在供暖季，地源热泵机组功率P_{gshp,heating,i}描述为用户侧进水温度T_3,gshp,i、地源侧出水温度T_4,gshp,i、机组负荷率PLR_gshp,i的函数：

式中：

P_{gshp,heating,i}——第i台地源热泵机组制热功率，单位kW；

T_3,gshp,i——第i台地源热泵机组用户侧进水温度，即热水回水温度，单位℃；

T_4,gshp,i——第i台地源热泵机组地源侧出水温度，即蒸发器出水温度，单位℃；

PLR_gshp,i——第i台地源热泵机组负荷率；

b_0,i、b_1,i……b_9,i——第i台地源热泵机组制热功率模型系数；

地源热泵机组为并联形式，且复合式地源热泵长周期运行调度优化中运行的各台地源热泵机组负荷率一致。供冷季各台地源热泵机组用户侧出水温度(冷冻水供水温度)T_1,gshp、地源侧进水温度(冷却水回水温度)T_2,gshp均相同，供暖季各台地源热泵机组用户侧进水温度(热水回水温度)T_3,gshp、地源侧出水温度(蒸发器出水温度)T_4,gshp均相同。

(b)地源热泵系统模型的构建：

1)地源热泵系统，调峰系统运行负荷：

根据地埋管分区运行变量调峰系统运行变量预测日平均负荷确定地源热泵系统日平均运行负荷调峰系统日平均运行负荷计算公式如下所示：

式中：

——第k天地源热泵系统日平均运行负荷，k∈[1,n_d]，单位kW；

n_d——总运行天数，单位天；

——第k天调峰系统日平均运行负荷，k∈[1,n_d]，单位kW；

——第k天地埋管分区运行变量，k∈[1,n_d]；

——第k天调峰系统运行变量，k∈[1,n_d]。

2)地源热泵机组负荷率：

供冷季，地源热泵机组的负荷率由地源热泵系统运行负荷地源热泵机组运行数目地源热泵机组额定制冷量Q_gshp,cooling确定，计算公式如下：

供暖季，地源热泵机组的负荷率由地源热泵系统运行负荷地源热泵机组运行数目地源热泵机组额定制冷量Q_gshp,heating确定，计算公式如下：

若则

3)浅层地热源响应模型：

1、基于特定运行模式特定地埋管分区运行变量根据地源侧水力模型计算地源侧运行流量计算公式如下所示：

2、在特定地源侧运行流量特定浅层地热源状态特定地源热泵系统负荷下，地源侧的进口水温与地源侧出口水温计算公式如下所示：

结合公式(27)可得：

式中：

——第k天地源侧日平均进口水温，k∈[1,n_d]，单位℃；

——第k天地源侧日平均出口水温，k∈[1,n_d]，单位℃；

——第k天运行模式，k∈[1,n_d]；

——第k天浅层地热源状态，k∈[1,n_d]。

3、浅层地热源取热量：

浅层地热源取热量计算公式如下所示：

式中：

——第k天浅层地热源日平均取热量，k∈[1,n_d]，单位kW；

c——循环水比热容，单位kWh/(t·K)；

ρ——循环水密度，单位t/m³；

——第k天地源侧日平均运行流量，单位m³/h。

4、当地源热泵系统制冷时，地源热泵系统从地源侧取冷，导致地源侧地温升高；当地源热泵系统制暖时，地源热泵系统从地源侧取热，导致地源侧地温降低。浅层地热源地温影响地源侧进出口水温，故应每日更新浅层地热源状态。基于当前浅层地热源状态地源热泵系统运行负荷地埋管分区运行变量更新浅层地热源状态计算公式如下所示：

式中：

——第k+1天浅层地热源状态，k∈[1,n_d]。

4)地源热泵系统运行功率：

地源热泵机组日平均运行总功率计算公式如下所示：

因地源热泵机组特性、运行工况均一致，各台地源热泵机组运行功率均一致，计算公式如下所示：

式中：

——第k天地源热泵机组总运行功率，k∈[1,n_d]，单位kW；

——第k天地源热泵机组运行数目；

——夏季，为第k天地源热泵机组用户侧出水温度，即冷冻水供水温度；冬季，为第k天地源热泵机组用户侧进水温度，即热水回水温度，单位℃；

T_c ^k——夏季，为第k天浅层地热源出口水温即冷却水回水温度；冬季，为第k天浅层地热源进口水温即蒸发器出水温度，单位℃；

——第k天地源热泵机组负荷率。

结合公式(24)、(25)、(26)和(29)，地源热泵机组总运行功率除了与模型参数相关外，仅与相关，计算公式可表示如下：

地源热泵系统日平均运行功率计算公式如下所示：

式中：

——第k天地源热泵系统日平均运行功率，k∈[1,n_d]，单位kW；

——基于式(21)，k∈[1,n_d]，确定第k天地源热泵系统地源侧泵组日平均运行功率，单位kW。

具体的，调峰系统模型包括：

式中，为第k天调峰系统冷却塔水耗，为第k天调峰系统日平均运行负荷，Δh为冷却水焓值，为第k天调峰系统日平均运行功率，为第k天调峰系统冷水机组日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却塔风机日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却水循环泵日平均运行功率，为第k天日平均室外湿球温度。

具体的，在本发明实施例中，调峰系统模型的构建包括如下步骤：

在本发明实施例中，调峰系统由冷水机组(1台)、冷却塔(1台)、冷却水循环泵(1台)组成。

(a)冷水机组模型：

在供冷季，冷水机组功率P_peak,cooling描述为用户侧出水温度T_1,peak、空气源侧进水温度T_2,peak、机组负荷率PLR_peak的函数：

式中：

P_peak,cooling——调峰系统冷水机组制冷功率，单位kW；

T_1,peak——调峰系统冷水机组用户侧出水温度，即冷冻水供水温度，单位℃；

T_2,peak——调峰系统冷水机组空气源侧进水温度，即冷却水回水温度，单位℃；

PLR_peak——调峰系统冷水机组负荷率；

c₀、c₁……c₉——调峰系统冷水机组制冷功率模型系数。

(b)冷却塔模型：

冷却塔风机功率频率特性曲线如下所示：

式中：

P_tower——冷却塔风机功率，单位kW；

f_tower——冷却塔风机频率，单位Hz；

a_0,tower、a_1,tower、a_2,tower——冷却塔风机功率频率模型系数。

本发明实施例利用冷却塔风机的运行数据，基于最小二乘算法，辨识冷却塔风机功率函数的性能系数。

(c)冷却水循环泵：

冷却水循环泵满频时的流量扬程特性曲线如下所示：

冷却水循环泵变频，频率为f_a时的流量扬程特性曲线：

式中：

h_a——冷却水循环泵扬程，单位m；

G_a——冷却水循环流量，单位m³/h；

f_a——冷却水循环泵频率，单位Hz；

a_0,a、a_1,a、a_2,a——冷却水循环泵流量扬程特性曲线系数。

冷却水循环泵满频时的流量效率特性曲线：

冷却水循环泵变频，频率为f_a时的流量效率特性曲线：

式中：

η_a——冷却水循环泵效率；

G_g,i——冷却水循环泵流量，单位m³/h；

b_0,a、b_1,a、b_2,a——冷却水循环泵流量效率特性曲线系数。

冷却水循环泵的功率计算公式：

P_pump,a＝P_pump,a(G_a,f_a)＝γG_ah_a/η_a＝γG_ah_a(G_a,f_a)/η_a(G_a,f_a) (42)

式中：

P_pump,a——冷却水循环泵运行功率，单位kW；

γ——循环水重度，单位N/m³。

(d)调峰系统模型：

1)冷水机组负荷率：

供冷季，冷水机组负荷率由调峰系统运行负荷冷水机组额定制冷量Q_peak,cooling确定，计算公式如下：

式中：

——第k天调峰系统冷水机组的负荷率，k∈[1,n_d]；

——第k天调峰系统日平均运行负荷，k∈[1,n_d]，单位kW；

Q_peak,cooling——调峰系统冷水机组额定制冷量，单位kW。

2)冷却塔风机频率：

冷却塔风机频率计算公式如下所示：

其中：

式中：

a_tower,des——设计工况下，空气湿球温度与冷却水供水温度之差，单位℃；

r_tower,des——设计工况下，冷却水供回水温差，单位℃；

S_cwr,des——调峰系统冷水机组运行功率对冷却水温度的敏感性系数，计算公式如下所示：

S_cwr,des＝c₃+c₄T_2,peak+c₅T_1,peak+c₉PLR_peak (46)

3)冷却塔风机功率：

根据确定的冷却塔风机频率基于公式(37)确定冷却塔风机功率

4)冷却水循环水泵频率：

冷却水循环水泵频率计算公式如下所示：

式中：

——第k天冷却水循环水泵日平均频率，k∈[1,n_d]，单位Hz；

f_a,des——冷却水循环水泵设计工况运行频率，单位Hz；

f_a,min——冷却水循环水泵最小运行频率，单位Hz。

4)冷却水循环水泵功率：

基于公式(42)，冷却水循环水泵日平均运行功率计算公式如下所示：

式中：

G_a,des——冷却水循环水泵设计工况运行流量，单位m³/h。

4)调峰系统冷水机组运行功率：

冷水机组日平均运行功率计算公式如下所示：

式中：

——第k天调峰系统冷水机组日平均运行功率，k∈[1,n_d]，单位kW；

——第k天日平均室外湿球温度，单位℃；

——为定值7℃，第k天调峰系统冷水机组用户侧出水温度，即冷冻水供水温度，单位℃；

——第k天冷却塔出口水温，即冷却水回水温度，单位℃。

5)冷却塔水耗：

调峰系统冷却塔水耗计算公式如下所示：

式中：

——第k天调峰系统冷却塔水耗，k∈[1,n_d]，单位t/h；

Δh——冷却水焓值，单位kWh/t。

6)调峰系统运行功率：

调峰系统日平均运行功率公式如下所示：

式中：

——第k天调峰系统日平均运行功率，k∈[1,n_d]，单位kW；

——第k天调峰系统冷却塔风机日平均运行功率，k∈[1,n_d]，单位kW；

——第k天调峰系统冷却水循环泵日平均运行功率，k∈[1,n_d]，单位kW。

具体的，长周期运行调度优化目标函数，包括：

式中，F为长周期运行调度优化目标函数，S为优化常数，为第k天调峰系统日平均运行功率，为第k天地源热泵系统日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却塔水耗，n_o为日运行小时数，C_elc为单位电价，C_water为单位水价，ρ_ò为地源侧冷热不平衡惩罚因子，为第k天浅层地热源日平均取热量，n_d为总运行天数。

在本发明实施例中，长周期运行调度优化目标函数的目标为在保证地源热泵系统地源侧取冷取热平衡的条件下，尽可能降低复合式地源热泵系统运行能耗。

图2是根据本发明实施例提供的一种基于改进的遗传算法和长周期运行调度优化目标函数对决策变量寻优求解的流程图。如图2所示，步骤S108还包括如下步骤：

步骤S1081，采用生成随机数的方法，对表征决策变量的染色体的每一维变量进行初始化赋值，得到初始化规模为N的初始群体；

步骤S1082，基于长周期运行调度优化目标函数评估各个染色体的适应值，保存适应值最大的染色体为最优染色体；

步骤S1083，对初始群体分别进行选择操作、交叉操作和变异操作，得到下一代群体；

步骤S1084，对下一代群体中进行染色体修正操作，得到修正之后的下一代群体；染色体修正操作包括：将位于决策变量的可行域之外的染色体进行修正操作，以使修正之后的染色体为复合式地源热泵系统进行长周期运行调度问题的有效解；

步骤S1085，基于修正之后的下一代群体，更新最优染色体；

步骤S1086，在进化代数超过预设迭代次数后，将最优染色体对应的决策变量确定为目标决策变量。

具体的，本发明实施例提供的方法中，对决策变量进行寻优的流程如下：

1)优化周期n_d：

当年供冷季开始至次年供冷季结束，包含供冷季、过渡季、供暖季、过渡季共计365天；

2)运行调度优化间隔ΔT：

过渡季节复合式地源热泵系统不运行，故运行调度优化间隔仅作用于供冷季和供暖季，且在一个运行调度优化间隔周期内每天的地埋管分区运行变量调峰系统运行变量均一致，共计n_cool个供冷季运行调度优化间隔，n_heat个供暖季运行调度优化间隔。

注：因供冷季、供暖季运行天数可能无法整除ΔT，故供冷季、供暖季最后一个优化间隔天数可能不足ΔT。

3)决策变量X：

决策变量为每日地埋管分区运行变量、调峰系统运行变量，可表示为：k∈[1,n_d]，基于运行调度优化间隔内每天的地埋管分区运行变量调峰系统运行变量均一致，决策变量可变形为 m_g∈[1,n_cool+n_heat]，m_p∈(n_cool,n_cool+n_heat]。注：决策变量两种形式可以相互转换。

其中：

——第m_g个调度优化间隔内的地埋管分区运行变量；

——第m_p个调度优化间隔内的调峰系统运行变量。

以下步骤均采用如下实施例进行：复合式地源热泵系统的地源热泵系统含有两个地埋管分区(地源热泵机组数目、地源侧循环泵组水泵数目与地埋管分区数目一致)、调峰系统含有一台冷水机组(冷却塔数目、冷却水循环水泵数目均为1)。

3)计算决策变量可行域：

1、计算供冷季、供暖季各调度优化间隔内的最大日平均负荷

2、计算供冷季复合式地源热泵系统各种地埋管分区运行变量和调峰系统运行变量组合工况下最大运行负荷计算供暖季复合式地源热泵系统各种地埋管分区运行变量工况下最大运行负荷

供冷季，示例：

供暖季，示例：

3、计算满足供冷季、供暖季各调度优化间隔内的最大日平均负荷的决策变量可行域。在供冷季，若地埋管分区和调峰系统均运行，仍不可满足则可行域仅有1种工况，即地埋管分区和调峰系统均运行，在供暖季，若地埋管分区均运行，仍不可满足则可行域仅有1种工况，即地埋管分区运行，

4)改进的遗传算法：

1、利用二进制编码方法对染色体进行编码以表征决策变量其二进制编码表示如：

2、群体初始化：

初始化规模为N的群体，采用生成随机数的方法，对染色体的每一维变量进行初始化赋值。当前进化代数Generation＝0。

3、染色体修正：

其次保证染色体群体中各染色体均为长周期运行调度优化问题的有效解，即染色体位于决策变量可行域。若染色体不是长周期运行调度优化问题的有效解，则对不满足有效解定义的染色体片段进行修正，保证染色体为长周期运行调度优化问题的有效解。

4、适应值评价，保存最优染色体：

基于复合式地源热泵系统长周期运行调度优化目标函数评估各个染色体的适应值，染色体适应值越大的染色体越优，保存适应值最大的染色体Best。

5、选择操作：

根据轮盘赌选择法在染色体群体中选择染色体，按照群体中各染色体适应值大小切分区域大小，即适应值越大的染色体占比越大，越有可能被选中，同时由于时随机选取，也保证了适应值小的染色体也有可能被选中。

6、交配(即交叉操作)：

在染色体交配阶段，每个染色体能否进行交配操作由交配概率p_c(取值为0.9)决定，其具体过程为：对于每个染色体，如果均匀分布产生的[0,1]区间的随机数小于p_c则表示该染色体可进行交配操作，否则染色体不参与交配直接复制到新种群中。

每两个按照p_c交配概率选择出来的染色体进行交配，经过交换各自的部分基因，产生两个新的子代染色体。本发明交配操作利用单点交叉算法产生两个新的子代染色体，并将其添加到新种群中。

7、变异操作：

按照变异概率p_m对新种群中染色体的基因进行变异操作。发生变异的基因数值发生改变，变异后的染色体取代原有染色体进入新群体，未发生殡仪的染色体直接进入新群体。

8、染色体修正操作：

在进行染色体交配和变异操作后，为保证新染色体群体中各染色体均为长周期运行调度优化问题的有效解，即染色体位于决策变量可行域。若染色体不是长周期运行调度优化问题的有效解，则对不满足有效解定义的染色体片段进行修正，保证染色体为长周期运行调度优化问题的有效解。

9、重新评价适应值，更新最优染色体：

重新计算群体中各个染色体的适应值。倘若群体的最大适应值大于染色体Best的适应值，则以该最大适应值对应的染色体替代染色体Best。

10、终止条件：

当前进化代数Generation加1.如果Generation超过规定的最大进化代数，算法结束，否则返回。

最终输出参数：最优染色体Best对应的决策变量X，即长周期最优运行调度方案。

由以上描述可知，本发明实施例提供了一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化方法，基于建立的地源热泵系统模型与地源热泵机组模型，考虑经济性和地源热泵系统地源侧取冷取热平衡，构建长周期运行调度优化目标函数，利用改进的遗传算法对长周期源侧运行调度优化问题进行求解。不仅为复合式地源热泵系统地源侧取冷取热平衡的实际运行奠定了基础；同时，配合其他优化算法可以提高地源热泵系统的效率和可靠性，降低能耗和运行成本。

实施例二

图3是根据本发明实施例提供的一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化装置的示意图。如图3所示，该装置包括：第一构建模块10，第二构建模块20，第三构建模块30，优化模块40和调度模块50。

具体的，第一构建模块10，用于基于复合式地源热泵系统的决策变量，分别构建复合式地源热泵系统的地源侧水力模型和调峰系统模型。

第二构建模块20，用于基于地源侧水力模型和决策变量，构建复合式地源热泵系统的地源热泵系统模型。

第三构建模块30，用于基于地源热泵系统模型和调峰系统模型，构建复合式地源热泵系统的长周期运行调度优化目标函数。

优化模块40，用于基于改进的遗传算法和长周期运行调度优化目标函数，对决策变量寻优求解，得到目标决策变量；改进的遗传算法包括对染色体修正操作。

调度模块50，用于基于目标决策变量，对复合式地源热泵系统进行长周期运行调度。

优选地，决策变量包括地埋管分区运行变量和调峰系统运行变量。

具体的，地源侧水力模型，包括：

S_g＝S_g,1+S_g,2+S_g,3＝S_g(R_m,R_g)

式中，S_g为地源侧管网总阻抗，S_g,1为地源侧循环水总管阻抗，S_g,2为并联运行的地埋管换热器分区的总阻抗，S_g,3为并联运行的地源热泵机组冷凝器或蒸发器的总阻抗，R_m为复合式地源热泵系统的运行模式，R_g为地埋管分区运行变量；G_g为地源侧循环泵组运行流量，h_g为地源侧循环泵组运行扬程，P_pump,g为地源侧循环水泵泵组运行功率。

具体的，地源热泵系统模型，包括：

式中，P_{gshp,cooling,i}为在供冷季第i台地源热泵机组制冷功率，T_1,gshp,i为第i台地源热泵机组用户侧出水温度，T_2,gshp,i为第i台地源热泵机组地源侧进水温度，PLR_gshp,i为第i台地源热泵机组负荷率；a_0,i、a_1,i……a_9,i为第i台地源热泵机组制冷功率模型系数；

P_{gshp,heating,i}为在供暖季第i台地源热泵机组制热功率，T_3,gshp,i为第i台地源热泵机组用户侧进水温度，T_4,gshp,i为第i台地源热泵机组地源侧出水温度，PLR_gshp,i为第i台地源热泵机组负荷率；b_0,i、b_1,i……b_9,i为第i台地源热泵机组制热功率模型系数；

为第k天浅层地热源日平均取热量，c为循环水比热容，ρ为循环水密度，为第k天地源侧日平均运行流量，为第k天地源侧日平均进口水温，为第k天地源侧日平均出口水温；

为第k天复合式地源热泵系统的日平均运行功率，为第k天地源热泵机组总运行功率，为第k天地源侧泵组日平均运行功率，为第k天地埋管分区运行变量，为第k天调峰系统运行变量，为第k天运行模式，为第k天预测日平均负荷。

具体的，调峰系统模型包括：

式中，为第k天调峰系统冷却塔水耗，为第k天调峰系统日平均运行负荷，Δh为冷却水焓值，为第k天调峰系统日平均运行功率，为第k天调峰系统冷水机组日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却塔风机日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却水循环泵日平均运行功率，为第k天日平均室外湿球温度。

具体的，长周期运行调度优化目标函数，包括：

式中，F为长周期运行调度优化目标函数，S为优化常数，为第k天调峰系统日平均运行功率，为第k天地源热泵系统日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却塔水耗，n_o为日运行小时数，C_elc为单位电价，C_water为单位水价，ρ_ò为地源侧冷热不平衡惩罚因子，为第k天浅层地热源日平均取热量，n_d为总运行天数。

具体的，优化模块40，还用于：

采用生成随机数的方法，对表征决策变量的染色体的每一维变量进行初始化赋值，得到初始化规模为N的初始群体；

基于长周期运行调度优化目标函数评估各个染色体的适应值，保存适应值最大的染色体为最优染色体；

对初始群体分别进行选择操作、交叉操作和变异操作，得到下一代群体；

对下一代群体中进行染色体修正操作，得到修正之后的下一代群体；染色体修正操作包括：将位于决策变量的可行域之外的染色体进行修正操作，以使修正之后的染色体为复合式地源热泵系统进行长周期运行调度问题的有效解；

基于修正之后的下一代群体，更新最优染色体；

在进化代数超过预设迭代次数后，将最优染色体对应的决策变量确定为目标决策变量。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化方法，其特征在于，包括：

基于复合式地源热泵系统的决策变量，分别构建所述复合式地源热泵系统的地源侧水力模型和调峰系统模型；

基于所述地源侧水力模型和所述决策变量，构建所述复合式地源热泵系统的地源热泵系统模型；

基于所述地源热泵系统模型和所述调峰系统模型，构建所述复合式地源热泵系统的长周期运行调度优化目标函数；

基于改进的遗传算法和所述长周期运行调度优化目标函数，对所述决策变量寻优求解，得到目标决策变量；所述改进的遗传算法包括对染色体修正操作；

基于所述目标决策变量，对所述复合式地源热泵系统进行长周期运行调度；

所述决策变量包括地埋管分区运行变量；所述地源侧水力模型，包括：

S_g＝S_g,1+S_g,2+S_g,3＝S_g(R_m,R_g)

式中，S_g为所述地源侧管网总阻抗，S_g,1为地源侧循环水总管阻抗，S_g,2为并联运行的地埋管换热器分区的总阻抗，S_g,3为并联运行的地源热泵机组冷凝器或蒸发器的总阻抗，R_m为所述复合式地源热泵系统的运行模式，R_g为所述地埋管分区运行变量；G_g为地源侧循环泵组运行流量，h_g为地源侧循环泵组运行扬程，P_pump,g为地源侧循环水泵泵组运行功率；

所述决策变量还包括调峰系统运行变量；所述地源热泵系统模型，包括：

式中，P_{gshp,cooling,i}为在供冷季第i台地源热泵机组制冷功率，T_1,gshp,i为第i台地源热泵机组用户侧出水温度，T_2,gshp,i为第i台地源热泵机组地源侧进水温度，PLR_gshp,i为第i台地源热泵机组负荷率；a_0,i、a_1,i……a_9,i为第i台地源热泵机组制冷功率模型系数；

P_{gshp,heating,i}为在供暖季第i台地源热泵机组制热功率，T_3,gshp,i为第i台地源热泵机组用户侧进水温度，T_4,gshp,i为第i台地源热泵机组地源侧出水温度，PLR_gshp,i为第i台地源热泵机组负荷率；b_0,i、b_1,i……b_9,i为第i台地源热泵机组制热功率模型系数；

为第k天浅层地热源日平均取热量，c为循环水比热容，ρ为循环水密度，为第k天地源侧日平均运行流量，为第k天地源侧日平均进口水温，为第k天地源侧日平均出口水温；

为第k天复合式地源热泵系统的日平均运行功率，为第k天地源热泵机组总运行功率，为第k天地源侧泵组日平均运行功率，为第k天地埋管分区运行变量，为第k天调峰系统运行变量，为第k天运行模式，为第k天预测日平均负荷；

所述调峰系统模型包括：

式中，为第k天调峰系统冷却塔水耗，为第k天调峰系统日平均运行负荷，Δh为冷却水焓值，为第k天调峰系统日平均运行功率，为第k天调峰系统冷水机组日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却塔风机日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却水循环泵日平均运行功率，为第k天日平均室外湿球温度；

所述长周期运行调度优化目标函数，包括：

式中，F为所述长周期运行调度优化目标函数，S为优化常数，为第k天调峰系统日平均运行功率，为第k天地源热泵系统日平均运行功率，M_tower为调峰系统冷却塔水耗，n_o为日运行小时数，C_elc为单位电价，C_water为单位水价，ρ_ò为地源侧冷热不平衡惩罚因子，为第k天浅层地热源日平均取热量，n_d为总运行天数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：基于改进的遗传算法和所述长周期运行调度优化目标函数，对所述决策变量寻优求解，得到目标决策变量，包括：

采用生成随机数的方法，对表征所述决策变量的染色体的每一维变量进行初始化赋值，得到初始化规模为N的初始群体；

基于所述长周期运行调度优化目标函数评估各个染色体的适应值，保存适应值最大的染色体为最优染色体；

对所述初始群体分别进行选择操作、交叉操作和变异操作，得到下一代群体；

对所述下一代群体中进行染色体修正操作，得到修正之后的下一代群体；所述染色体修正操作包括：将位于所述决策变量的可行域之外的染色体进行修正操作，以使修正之后的染色体为所述复合式地源热泵系统进行长周期运行调度问题的有效解；

基于修正之后的下一代群体，更新所述最优染色体；

在进化代数超过预设迭代次数后，将所述最优染色体对应的决策变量确定为所述目标决策变量。

3.一种复合式地源热泵系统长周期运行调度优化装置，其特征在于，包括：第一构建模块，第二构建模块，第三构建模块，优化模块和调度模块；其中，

所述第一构建模块，用于基于复合式地源热泵系统的决策变量，分别构建所述复合式地源热泵系统的地源侧水力模型和调峰系统模型；

所述第二构建模块，用于基于所述地源侧水力模型和所述决策变量，构建所述复合式地源热泵系统的地源热泵系统模型；

所述第三构建模块，用于基于所述地源热泵系统模型和所述调峰系统模型，构建所述复合式地源热泵系统的长周期运行调度优化目标函数；

所述优化模块，用于基于改进的遗传算法和所述长周期运行调度优化目标函数，对所述决策变量寻优求解，得到目标决策变量；所述改进的遗传算法包括对染色体修正操作；

所述调度模块，用于基于所述目标决策变量，对所述复合式地源热泵系统进行长周期运行调度；

所述决策变量包括地埋管分区运行变量；所述地源侧水力模型，包括：

S_g＝S_g,1+S_g,2+S_g,3＝S_g(R_m,R_g)

式中，S_g为所述地源侧管网总阻抗，S_g,1为地源侧循环水总管阻抗，S_g,2为并联运行的地埋管换热器分区的总阻抗，S_g,3为并联运行的地源热泵机组冷凝器或蒸发器的总阻抗，R_m为所述复合式地源热泵系统的运行模式，R_g为所述地埋管分区运行变量；G_g为地源侧循环泵组运行流量，h_g为地源侧循环泵组运行扬程，P_pump,g为地源侧循环水泵泵组运行功率；

所述决策变量还包括调峰系统运行变量；所述地源热泵系统模型，包括：

式中，P_{gshp,cooling,i}为在供冷季第i台地源热泵机组制冷功率，T_1,gshp,i为第i台地源热泵机组用户侧出水温度，T_2,gshp,i为第i台地源热泵机组地源侧进水温度，PLR_gshp,i为第i台地源热泵机组负荷率；a_0,i、a_1,i……a_9,i为第i台地源热泵机组制冷功率模型系数；

P_{gshp,heating,i}为在供暖季第i台地源热泵机组制热功率，T_3,gshp,i为第i台地源热泵机组用户侧进水温度，T_4,gshp,i为第i台地源热泵机组地源侧出水温度，PLR_gshp,i为第i台地源热泵机组负荷率；b_0,i、b_1,i……b_9,i为第i台地源热泵机组制热功率模型系数；

为第k天浅层地热源日平均取热量，c为循环水比热容，ρ为循环水密度，为第k天地源侧日平均运行流量，为第k天地源侧日平均进口水温，为第k天地源侧日平均出口水温；

为第k天复合式地源热泵系统的日平均运行功率，为第k天地源热泵机组总运行功率，为第k天地源侧泵组日平均运行功率，为第k天地埋管分区运行变量，为第k天调峰系统运行变量，为第k天运行模式，为第k天预测日平均负荷；

所述调峰系统模型包括：

式中，为第k天调峰系统冷却塔水耗，为第k天调峰系统日平均运行负荷，Δh为冷却水焓值，为第k天调峰系统日平均运行功率，为第k天调峰系统冷水机组日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却塔风机日平均运行功率，为第k天调峰系统冷却水循环泵日平均运行功率，为第k天日平均室外湿球温度；

所述长周期运行调度优化目标函数，包括：

式中，F为所述长周期运行调度优化目标函数，S为优化常数，为第k天调峰系统日平均运行功率，为第k天地源热泵系统日平均运行功率，M_tower为调峰系统冷却塔水耗，n_o为日运行小时数，C_elc为单位电价，C_water为单位水价，ρ_ò为地源侧冷热不平衡惩罚因子，为第k天浅层地热源日平均取热量，n_d为总运行天数。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述决策变量包括地埋管分区运行变量和调峰系统运行变量。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述优化模块，还用于：

采用生成随机数的方法，对表征所述决策变量的染色体的每一维变量进行初始化赋值，得到初始化规模为N的初始群体；

基于所述长周期运行调度优化目标函数评估各个染色体的适应值，保存适应值最大的染色体为最优染色体；

对所述初始群体分别进行选择操作、交叉操作和变异操作，得到下一代群体；

对所述下一代群体中进行染色体修正操作，得到修正之后的下一代群体；所述染色体修正操作包括：将位于所述决策变量的可行域之外的染色体进行修正操作，以使修正之后的染色体为所述复合式地源热泵系统进行长周期运行调度问题的有效解；

基于修正之后的下一代群体，更新所述最优染色体；

在进化代数超过预设迭代次数后，将所述最优染色体对应的决策变量确定为所述目标决策变量。