專利名稱：一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)及其優(yōu)化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及分布式能源整體規(guī)劃領域，特別涉及到一套以冷、熱、電三聯(lián)供能源系 統(tǒng)為核心的分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)與優(yōu)化方法。
背景技術：
目前，以冷、熱、電三聯(lián)供CCHP為核心的分布式能源系統(tǒng)絕大多數(shù)采用“以熱定 電”或者“以電定熱”的傳統(tǒng)設計原則來進行能源規(guī)劃。圖1為一套依據(jù)“以電定熱”原則 設計的三聯(lián)供供能系統(tǒng)方案設計者首先根據(jù)負荷需求情況人為主觀的規(guī)定發(fā)電機組需供 應35%基礎電負荷，以此定發(fā)電機組規(guī)模容量與選型設備；然后根據(jù)設備提供的余熱量定 余熱直燃機的規(guī)模容量與供應冷、熱負荷比例；不足的負荷由市電、市熱力、燃氣鍋爐以及 電空調(diào)調(diào)峰補足；最后對配置方案給出建議性運行策略。此類設計過程涉及了大量的人為 主觀因素，缺乏對系統(tǒng)從微觀、整體進行設計而是依據(jù)“經(jīng)驗”宏觀的從局部設計出發(fā)，對系 統(tǒng)定性分析遠大于定量分析。上述兩種傳統(tǒng)設計方式存在缺點一方面“以熱定電”可能導致發(fā)電機組長期運行 在過低的負荷區(qū)間；另一方面“以電定熱”則可能導致過多的余熱排空；從而降低了系統(tǒng)效 率，削弱了三聯(lián)供供能系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟增益。由于冷、熱、電負荷的時間關聯(lián)特性，以及不同 區(qū)域、不同類型用戶的負荷需求差異性，傳統(tǒng)設計原則已經(jīng)不能滿足這種靠近用戶側(cè)、系統(tǒng) 輸出必須和用戶需求緊密耦合的分布式能源系統(tǒng)的需求。此外，不同的系統(tǒng)配置必然對應 一定的最優(yōu)運行策略，優(yōu)化系統(tǒng)配置的同時必須考慮優(yōu)化運行策略的影響?？紤]到能源價格、負荷特性、稅率、投資、運行維護等因素的變化都將影響到優(yōu)化 的分配方案、設備選型、規(guī)模容量以及相應的運行策略，如何對分布式能源系統(tǒng)進行系統(tǒng) 地、微觀地優(yōu)化規(guī)劃實則是一類困難極大的優(yōu)化問題。為此目的，目前已有文獻提供一些簡單優(yōu)化系統(tǒng)與方法。這些系統(tǒng)通常缺乏有效 的建模手段，或者通過簡化建模過程從而極大簡化系統(tǒng)復雜性，將整個系統(tǒng)視為一個線性 問題從而利用商業(yè)性、非商業(yè)性線性規(guī)劃軟件對其進行優(yōu)化配置，此外大多數(shù)文獻無法提 供有效的年(8760小時)運行策略。一方面過度簡化系統(tǒng)導致對系統(tǒng)描述缺乏客觀性、精確 性從而使得設計方案偏離實際實際能源系統(tǒng)存在繁多非線性因素，如發(fā)電機組在不同工 況下的發(fā)電效率等等；另一方面不合理的運行策略將降低整個能源系統(tǒng)效率與經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術導致的上述多項缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種利用高級計算 機語言MathWorks MATLAB建立一套以冷、熱、電三聯(lián)供能源系統(tǒng)為核心的分布式能源整體 規(guī)劃優(yōu)化系統(tǒng)與優(yōu)化方法，使得能源優(yōu)化方案更具客觀性、精確性，不僅支持簡單循環(huán)能源 系統(tǒng)，還支持更為復雜的聯(lián)合循環(huán)能源系統(tǒng)的優(yōu)化。
本發(fā)明提供的技術方案是，一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)，其包括MATLAB 優(yōu)化分析部分以及與其相結(jié)合的Microsoft EXCEL系統(tǒng)輸入部分和輸出部分；所述MATLAB 優(yōu)化分析部分包括如下
最大供應力預測分析模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)研信息量的多少而利用不同的數(shù)學預測分析算 法對EXCEL系統(tǒng)輸入部分提供的可利用能源供應能力歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)(8760小時)最大供應 力的分析與短、中期預測；
終端負荷預測分析模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)研信息量的詳盡度而利用不同的數(shù)學預測分析算 法對EXCEL系統(tǒng)輸入部分提供的用戶終端負荷歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)(8760小時)終端負荷的分析 與短、中期預測；
能源價格預測分析模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)研信息量的多少而利用不同的數(shù)學預測分析算法 對EXCEL數(shù)據(jù)表中的能源價格歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)(8760小時)能源價格的分析與短、中期預測； CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊，根據(jù)輸入端信息實現(xiàn)系統(tǒng)配置優(yōu)化以及(8760小時)運 行策略優(yōu)化，并輸出最佳能源方案；
CCHP能源整體規(guī)劃建模模塊，根據(jù)輸入端信息實現(xiàn)熱工設備建模與系統(tǒng)建模，并輸出 系統(tǒng)建模結(jié)果——能流網(wǎng)絡圖、優(yōu)化變量與其它性能參量，反饋給CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化 模塊；
系統(tǒng)約束子系統(tǒng)，上述CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊輸出最佳能源方案通過數(shù)據(jù)分析 方法實現(xiàn)對最佳能源方案結(jié)果的多方面優(yōu)劣評價，有效的保證了優(yōu)化方案的可行性；
所述最大供應力預測分析模塊、終端負荷預測分析模塊和能源價格預測分析模塊均與 CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊相連接，將分析與短、中期預測數(shù)據(jù)反饋給CCHP能源整體規(guī)劃 優(yōu)化模塊。所述系統(tǒng)約束子系統(tǒng)分析后的輸出結(jié)果通過EXCEL系統(tǒng)輸出部分輸出最佳信息， 所述最佳信息包括最佳能源技術組合、各類機組臺數(shù)與單臺裝機容量、最佳年(8760小 時)運行方案、最佳方案的年均投資總費用和年均能源購買費用。上述CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊包括能量轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、方案優(yōu)化算法子系統(tǒng)與 方案評估子系統(tǒng)。上述CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊還設置有提供各類能源設備的技術信息與經(jīng)濟 信息，對優(yōu)化模塊進行支持、驗證的設備數(shù)據(jù)庫，確保優(yōu)化配置結(jié)果切合實際設備數(shù)據(jù)庫， 有效保證了優(yōu)化方案的客觀性、實際性。一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括如下 步驟
(1)預測分析步驟，根據(jù)EXCEL系統(tǒng)輸入部分的輸入信息以及信息量的詳盡度，利用不 同數(shù)學預測分析方法對區(qū)域范圍內(nèi)的可利用能源最大供應力、終端負荷、能源價格進行短、 中期的預測；
(2)篩選可利用能源、相關能源技術，選擇聯(lián)產(chǎn)循環(huán)方式，建模模塊根據(jù)其輸入端信息 進行熱工設備建模與系統(tǒng)建模，輸出優(yōu)化變量、性能參數(shù)與系統(tǒng)能流網(wǎng)絡圖的步驟；
(3)選取優(yōu)化函數(shù)，CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊開始進行方案優(yōu)化過程的步驟；
(4)系統(tǒng)約束子系統(tǒng)審核評定優(yōu)化方案的步驟；如果優(yōu)化方案評定結(jié)果滿足設計要求 則輸出方案，否則觸發(fā)優(yōu)化算法對優(yōu)化變量進行更新；(5)優(yōu)化方案輸出步驟；經(jīng)系統(tǒng)約束子系統(tǒng)審核評定優(yōu)化方案的信息通過EXCEL系統(tǒng) 輸出部分以EXCEL形式輸出。
進一步的，上述步驟(3)中方案優(yōu)化采用多目標粒子群優(yōu)化法，支持多個優(yōu)化目標的選 取，對優(yōu)化方案進行能源節(jié)省、系統(tǒng)效率、經(jīng)濟增益、污染物排放等方面的評價。進一步的，上述步驟(3)中的CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊優(yōu)化方法步驟包括如 下
(a)在每個變量的動態(tài)區(qū)間內(nèi)隨機初始化優(yōu)化變量；
(b)根據(jù)優(yōu)化變量值進行能量轉(zhuǎn)換計算，在遵循能量守恒定律的前提下，從終端負荷層 依次向前層計算到一次能源層，即由每個設備節(jié)點的輸出端依據(jù)其用能與轉(zhuǎn)換原理計算其 輸入端；
(c)根據(jù)設計要求將每個優(yōu)化目標加以權(quán)重系數(shù)，建立系統(tǒng)優(yōu)化函數(shù)，并依此優(yōu)化函數(shù) 對優(yōu)化方案進行優(yōu)劣評價，評價結(jié)果以函數(shù)值形式輸出；如果函值結(jié)果高于預設值則進入 系統(tǒng)約束子系統(tǒng)進行方案評定，如果低于預設值則進入優(yōu)化算法模塊；
(d)運行多目標粒子群優(yōu)化算法對優(yōu)化變量進行更新；重復步驟(b) (d)直到預先設 定的結(jié)束機制被觸發(fā)。本發(fā)明MATLAB優(yōu)化分析部分將結(jié)合Microsoft EXCEL進行系統(tǒng)輸入與輸出；有 效結(jié)合了數(shù)學建模手段對熱工設備進行建模描述，能流網(wǎng)絡數(shù)學建模手段對能源系統(tǒng)進行 建模描述，以及優(yōu)化性能強大的全局演化算法——多目標粒子群優(yōu)化算法對整個能源系統(tǒng) 從微觀上進行配置優(yōu)化以及年運行策略優(yōu)化，使得能源優(yōu)化方案更具客觀性、精確性。此 外，歸功于科學的建模方法與獨到的優(yōu)化算法的有效結(jié)合，本發(fā)明不僅支持簡單循環(huán)能源 系統(tǒng)，還支持更為復雜的聯(lián)合循環(huán)能源系統(tǒng)的優(yōu)化，提高了整個能源系統(tǒng)效率與經(jīng)濟效益。


圖1是傳統(tǒng)的“以電定熱” CCHP三聯(lián)供能源系統(tǒng)設計例圖。圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明的具體原理框圖。圖4是本發(fā)明的熱工設備燃氣輪機建模原理示意圖。圖5是本發(fā)明的熱工設備直燃機建模原理示意圖。圖6是本發(fā)明的能流網(wǎng)絡系統(tǒng)建模原理示意圖。圖7是本發(fā)明的優(yōu)化模塊原理框圖。圖6中PGU—發(fā)電機組；GB—燃氣鍋爐；HE—換熱器；HWAC—熱水型臬溴冷 機；DFAC—直燃機；EC —電空調(diào)；HP—熱泵；IWH —工業(yè)余熱。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步詳細說明。參見圖2，圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)框圖。圖中反應出本發(fā)明結(jié)合了 MATLAB與EXCEL進行系統(tǒng)輸入與輸出。其中MATLAB優(yōu)化分析部分包含了 6個子系統(tǒng)預測分析子系 統(tǒng)、系統(tǒng)建模子系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、方案優(yōu)化算法子系統(tǒng)、方案評估子系統(tǒng)與系統(tǒng)約束 子系統(tǒng)；EXCEL系統(tǒng)輸入部分主要包含可利用能源種類、能源價格、相關能源技術、能源負 荷需求等等；EXCEL系統(tǒng)輸出部分主要包含最佳能源技術組合、各類機組臺數(shù)與單臺裝機 容量、最佳年(8760小時)運行方案、最佳方案的年均投資總費用、年均能源購買費用等等。本實施例的，一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)，包括MATLAB優(yōu)化分析部分以 及與其相結(jié)合的Microsoft EXCEL系統(tǒng)輸入部分和輸出部分；該MATLAB優(yōu)化分析部分包 括最大供應力預測分析模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)研信息量的多少而利用不同的數(shù)學預測分析算 法對EXCEL系統(tǒng)輸入部分提供的可利用能源供應能力歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)(8760小時)最大供應 力的分析與短、中期預測；終端負荷預測分析模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)研信息量的詳盡度而利用不 同的數(shù)學預測分析算法對EXCEL系統(tǒng)輸入部分提供的用戶終端負荷歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)(8760小 時)終端負荷的分析與短、中期預測；能源價格預測分析模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)研信息量的多少 而利用不同的數(shù)學預測分析算法對EXCEL數(shù)據(jù)表中的能源價格歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)(8760小時) 能源價格的分析與短、中期預測；CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊，根據(jù)輸入端信息實現(xiàn)系統(tǒng) 配置優(yōu)化以及(8760小時)運行策略優(yōu)化，并輸出最佳能源方案；CCHP能源整體規(guī)劃建模 模塊，根據(jù)輸入端信息實現(xiàn)熱工設備建模與系統(tǒng)建模，并輸出系統(tǒng)建模結(jié)果——能流網(wǎng)絡 圖、優(yōu)化變量與其它性能參量，反饋給CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊；系統(tǒng)約束子系統(tǒng)，通過 數(shù)據(jù)分析方法實現(xiàn)對上述CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊輸出的最佳能源方案的多方面優(yōu)劣 評價，有效的保證了優(yōu)化方案的可行性；多優(yōu)化目標選取集合了多個最大化與最小化數(shù)學 優(yōu)化函數(shù)，多方面綜合權(quán)衡能源方案的優(yōu)劣；設備數(shù)據(jù)庫提供各類能源設備的技術信息與 經(jīng)濟信息，對優(yōu)化模塊進行支持、驗證，確保優(yōu)化配置結(jié)果切合實際設備數(shù)據(jù)庫，有效保證 了優(yōu)化方案的客觀性、實際性。上述最大供應力預測分析模塊、終端負荷預測分析模塊和能源價格預測分析模塊 均與CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊相連接，將分析與短、中期預測數(shù)據(jù)反饋給CCHP能源整 體規(guī)劃優(yōu)化模塊。各個系統(tǒng)約束子系統(tǒng)分析后的輸出結(jié)果通過EXCEL系統(tǒng)輸出部分輸出 最佳信息，所述最佳信息包括最佳能源技術組合、各類機組臺數(shù)與單臺裝機容量、最佳年 (8760小時)運行方案、最佳方案的年均投資總費用和年均能源購買費用。上述CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊還設置有提供各類能源設備的技術信息與經(jīng)濟 信息，對優(yōu)化模塊進行支持、驗證的設備數(shù)據(jù)庫，確保優(yōu)化配置結(jié)果切合實際設備數(shù)據(jù)庫， 有效保證了優(yōu)化方案的客觀性、實際性。參閱圖3，圖3是本發(fā)明的具體原理框圖；一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)的 優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括如下步驟
(1)預測分析步驟，該預測分析子系統(tǒng)根據(jù)EXCEL系統(tǒng)輸入信息以及信息量的詳盡度， 利用不同數(shù)學預測分析方法對區(qū)域范圍內(nèi)的可利用能源最大供應力、終端負荷、能源價格 進行短、中期的預測。(2)篩選可利用能源、相關能源技術，選擇聯(lián)產(chǎn)循環(huán)方式(簡單循環(huán)或聯(lián)合循環(huán))， 建模模塊根據(jù)其輸入端信息進行熱工設備建模與系統(tǒng)建模，輸出優(yōu)化變量、性能參數(shù)與系 統(tǒng)能流網(wǎng)絡圖的步驟。參閱圖4、圖5，本實施例中CCHP能源整體規(guī)劃建模模塊包括熱工設備，包含了 燃氣輪機、燃氣內(nèi)燃機、余熱直燃機、蓄能設備、燃氣鍋爐、熱泵、余熱鍋爐、蒸汽輪機等十余種 熱工設備的數(shù)學模型。本發(fā)明采用的數(shù)學建模方法為了更好的描述設備在不同環(huán)境下的實 際工況，保證建模系統(tǒng)的客觀性，引入了大量非線性因子例如燃氣輪機發(fā)電效率、熱效率 的特征函數(shù)曲線，機組單位成本與裝機容量的關系曲線，單效、雙效直燃機的制冷、制熱效 率曲線，蓄能設備的動態(tài)存儲函數(shù)曲線等，此特點明顯區(qū)別于其它將系統(tǒng)簡化為線性問題 的簡單優(yōu)化系統(tǒng)。因此，本發(fā)明科學地將分布式能源規(guī)劃描述為一個離散整型變量、連續(xù)變 量、等式約束、不等式約束并存的非線性優(yōu)化問題。因此，必須采用優(yōu)化性能極為出色的優(yōu) 化算法才能在較短的時間內(nèi)獲得最優(yōu)或近似最優(yōu)結(jié)果，為此本發(fā)明采用了多目標粒子群優(yōu) 化算法進行系統(tǒng)優(yōu)化。此外，大量調(diào)研結(jié)果表明設備在變負荷工況下表現(xiàn)出不同的特征函數(shù)曲線，所以 本發(fā)明通過優(yōu)化反饋信息支持了建模模塊與優(yōu)化模塊的即時通訊，以及時更新各個熱工設 備的性能參數(shù)以及特征函數(shù)曲線，增強了建模的科學性、精確性。本發(fā)明的CCHP能源整體規(guī)劃建模模塊嚴格遵循能量守恒定律，采用了能流網(wǎng)絡 的數(shù)學建模方法，參閱圖6，通過建模過程確立系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)優(yōu)化變量，并輸出能流 網(wǎng)絡圖。能流網(wǎng)絡建模方法形象地表示出一次能源在系統(tǒng)中從開發(fā)、轉(zhuǎn)化、到最終利用的流 程，突出體現(xiàn)了 CCHP三聯(lián)供系統(tǒng)的能源梯級利用特點。優(yōu)化變量通常包含所需終端設備在某一時段的出力，即提供的終端冷、熱、電負 荷比例，如？廣+『111丨4，(^-(^，所需能源設備的臺數(shù)與單臺裝機容量，多輸入源設備在某 一時段所需要的各輸入端負荷比例，如F^Tk，以及發(fā)電機組某一時段的發(fā)電效率、熱效率 等等。優(yōu)化變量的具體范疇由設計需求與建模結(jié)果決定。每一組優(yōu)化變量都對應著一套能 源方案。(3)選取優(yōu)化函數(shù)，優(yōu)化模塊開始進行方案優(yōu)化過程的步驟。本發(fā)明采用多目標粒 子群優(yōu)化法，支持多個優(yōu)化函數(shù)的選取，對優(yōu)化方案進行多方面評價能源節(jié)省、系統(tǒng)效率、 經(jīng)濟增益、污染物排放。參閱圖7，圖7是優(yōu)化模塊具體原理框圖。圖中反應出CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模 塊包含了 3個子系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、方案優(yōu)化算法子系統(tǒng)與方案評估子系統(tǒng)。具體步驟 包含(1)在每個變量的動態(tài)區(qū)間內(nèi)隨機初始化優(yōu)化變量；(2)根據(jù)優(yōu)化變量值進行能量轉(zhuǎn) 換計算，在遵循能量守恒定律的前提下，從終端負荷層依次向前層計算到一次能源層，即由 圖6所示的每個設備節(jié)點的輸出端計算其輸入端；(3)根據(jù)設計要求將每個優(yōu)化目標加以 權(quán)重系數(shù)，建立系統(tǒng)優(yōu)化函數(shù)，并依此優(yōu)化函數(shù)對優(yōu)化方案進行優(yōu)劣評價，評價結(jié)果以函數(shù) 值形式輸出；如果函值結(jié)果高于預設值則進入系統(tǒng)約束子系統(tǒng)進行方案評定，如果低于預 設值則進入優(yōu)化算法模塊；(4)運行多目標粒子群優(yōu)化算法對優(yōu)化變量進行更新；重復步 驟(2) (4)直到預先設定的結(jié)束機制被觸發(fā)。粒子群優(yōu)化算法的觸發(fā)共同由方案評估子系統(tǒng)與系統(tǒng)約束子系統(tǒng)控制。CCHP能源 整體規(guī)劃優(yōu)化模塊內(nèi)的約束條件主要指與優(yōu)化算法、優(yōu)化變量動態(tài)范圍、能量守恒原則等 相關的約束，區(qū)別于系統(tǒng)約束子系統(tǒng)的約束條件。此外，優(yōu)化模塊通過優(yōu)化反饋信息與建模 模塊通訊，以及時更新性能參數(shù)，保證系統(tǒng)的客觀性、精確性。值得注意的是，上述CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊還設置有提供各類能源設備的 技術信息與經(jīng)濟信息，對CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊進行支持、驗證的設備數(shù)據(jù)庫，該設備數(shù)據(jù)庫與CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊進行互相支持、驗證，確保優(yōu)化配置結(jié)果切合實際 設備數(shù)據(jù)庫，有效保證了優(yōu)化方案的客觀性、實際性。(4)系統(tǒng)約束子系統(tǒng)審核評定優(yōu)化方案，如果優(yōu)化方案評定結(jié)果滿足設計要求則 輸出方案，否則觸發(fā)優(yōu)化算法對優(yōu)化變量進行更新。由于本發(fā)明采用多目標優(yōu)化法，對優(yōu)化 方案須利用數(shù)學分析手段進行多方面評定以保證方案的可行性。(5)優(yōu)化方案輸出步驟；經(jīng)系統(tǒng)約束子系統(tǒng)審核評定優(yōu)化方案的信息通過EXCEL 系統(tǒng)輸出部分以EXCEL形式輸出。由技術常識可知，本發(fā)明可以通過其它的不脫離其精神實質(zhì)或必要特征的實施方 案來實現(xiàn)。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，并不是僅有的。所 有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。
權(quán)利要求
1.一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)，其包括MATLAB優(yōu)化分析部分以及與其相結(jié) 合的Microsoft EXCEL系統(tǒng)輸入部分和輸出部分；所述MATLAB優(yōu)化分析部分包括如下最大供應力預測分析模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)研信息量的多少而利用不同的數(shù)學預測分析算 法對EXCEL系統(tǒng)輸入部分提供的可利用能源供應能力歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)最大供應力的分析與 短、中期預測；終端負荷預測分析模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)研信息量的詳盡度而利用不同的數(shù)學預測分析算 法對EXCEL系統(tǒng)輸入部分提供的用戶終端負荷歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)終端負荷的分析與短、中期預 測；能源價格預測分析模塊，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)研信息量的多少而利用不同的數(shù)學預測分析算法 對EXCEL數(shù)據(jù)表中的能源價格歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)能源價格的分析與短、中期預測；CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊，根據(jù)輸入端信息實現(xiàn)系統(tǒng)配置優(yōu)化以及運行策略優(yōu)化， 并輸出最佳能源方案；CCHP能源整體規(guī)劃建模模塊，根據(jù)輸入端信息實現(xiàn)熱工設備建模與系統(tǒng)建模，并輸出 系統(tǒng)建模結(jié)果——能流網(wǎng)絡圖、優(yōu)化變量與其它性能參量，反饋給CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化 模塊；系統(tǒng)約束子系統(tǒng)，上述CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊輸出最佳能源方案，通過數(shù)據(jù)分析 方法實現(xiàn)對最佳能源方案結(jié)果的多方面優(yōu)劣評價；所述最大供應力預測分析模塊、終端負荷預測分析模塊和能源價格預測分析模塊均與 CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊相連接，將分析與短、中期預測數(shù)據(jù)反饋給CCHP能源整體規(guī)劃 優(yōu)化模塊；所述系統(tǒng)約束子系統(tǒng)分析后的輸出結(jié)果通過EXCEL系統(tǒng)輸出部分輸出最佳信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)，其特征在于，所述最 佳信息包括最佳能源技術組合、各類機組臺數(shù)與單臺裝機容量、最佳年運行方案、最佳方 案的年均投資總費用和年均能源購買費用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)，其特征在于，上述 CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊包括能量轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)、方案優(yōu)化算法子系統(tǒng)與方案評估子系 統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)，其特征在于，上述 CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊還設置有提供各類能源設備的技術信息與經(jīng)濟信息，對優(yōu)化模 塊進行支持、驗證的設備數(shù)據(jù)庫。
5.一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)預測分析步驟，根據(jù)EXCEL系統(tǒng)輸入部分的輸入信息以及信息量的詳盡度，利用不 同數(shù)學預測分析方法對區(qū)域范圍內(nèi)的可利用能源最大供應力、終端負荷、能源價格進行短、 中期的預測；(2)篩選可利用能源、相關能源技術，選擇聯(lián)產(chǎn)循環(huán)方式，建模模塊根據(jù)其輸入端信息 進行熱工設備建模與系統(tǒng)建模，輸出優(yōu)化變量、性能參數(shù)與系統(tǒng)能流網(wǎng)絡圖的步驟；(3)選取優(yōu)化函數(shù)，CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊開始進行方案優(yōu)化過程的步驟；(4)系統(tǒng)約束子系統(tǒng)審核評定優(yōu)化方案的步驟；如果優(yōu)化方案評定結(jié)果滿足設計要求則輸出方案，否則觸發(fā)優(yōu)化算法對優(yōu)化變量進行更新；(5)優(yōu)化方案輸出步驟；經(jīng)系統(tǒng)約束子系統(tǒng)審核評定優(yōu)化方案的信息通過EXCEL系統(tǒng) 輸出部分以EXCEL形式輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在 于，上述步驟(3)中方案優(yōu)化采用多目標粒子群優(yōu)化法，支持多個優(yōu)化函數(shù)的選取，對優(yōu)化 方案進行能源節(jié)省、系統(tǒng)效率、經(jīng)濟增益、污染物排放的評價。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)的優(yōu)化方法，其特征在 于，上述步驟(3)中的CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊方法步驟包括如下(a)在每個變量的動態(tài)區(qū)間內(nèi)隨機初始化優(yōu)化變量；(b)根據(jù)優(yōu)化變量值進行能量轉(zhuǎn)換計算，在遵循能量守恒定律的前提下，從終端負荷層 依次向前層計算到一次能源層，每個設備節(jié)點的輸出端計算其輸入端；(c)根據(jù)設計要求將每個優(yōu)化目標加以權(quán)重系數(shù)，建立系統(tǒng)優(yōu)化函數(shù)，并依此優(yōu)化函數(shù) 對優(yōu)化方案進行優(yōu)劣評價，評價結(jié)果以函數(shù)值形式輸出；如果函值結(jié)果高于預設值則進入 系統(tǒng)約束子系統(tǒng)進行方案評定，如果低于預設值則進入優(yōu)化算法模塊；(d)運行多目標粒子群優(yōu)化算法對優(yōu)化變量進行更新；重復步驟(b) (d)直到預先設 定的結(jié)束機制被觸發(fā)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種分布式能源整體規(guī)劃優(yōu)化的系統(tǒng)及其優(yōu)化方法，其系統(tǒng)包括MATLAB優(yōu)化分析部分以及與其相結(jié)合的MicrosoftEXCEL系統(tǒng)輸入部分和輸出部分。其優(yōu)化方法(1)預測分析步驟；(2)CCHP能源系統(tǒng)建模并輸出優(yōu)化變量、性能參數(shù)與系統(tǒng)能流網(wǎng)絡圖的步驟；(3)CCHP能源整體規(guī)劃優(yōu)化模塊開始進行方案優(yōu)化過程的步驟；(4)系統(tǒng)約束子系統(tǒng)審核評定優(yōu)化方案的步驟；(5)優(yōu)化方案輸出步驟。本發(fā)明有效結(jié)合了數(shù)學建模手段對熱工設備進行建模描述，優(yōu)化性能強大的全局演化算法，對整個能源系統(tǒng)從微觀上進行配置優(yōu)化以及年運行策略優(yōu)化；不僅支持簡單循環(huán)能源系統(tǒng)，還支持更為復雜的聯(lián)合循環(huán)能源系統(tǒng)的優(yōu)化，提高了整個能源系統(tǒng)效率與經(jīng)濟效益。
文檔編號G05B13/02GK102073272SQ20111004451
公開日2011年5月25日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者任俊杰, 馮江華, 汪慶桓 申請人:北京恩耐特分布能源技術有限公司