第
19
卷 第
33
期
2019
年
11
月
1671—1815( 2019) 033-0200-06
科 学 技 术 与 工 程
Science Technology and Engineering
Vol. 19 No. 33 Nov. 2019
2019 Sci. Tech. Engrg.
引用格式
:
陶 静
,
徐 武
,
李逸琳
,
等
.
基于多目标算法的冷热电联供型综合能源系统运行优化
[J].
科学技术与工程
,2019,19( 33) :
200-205
Tao Jing,Xu Wu,Li Yilin,et al. Optimal operation of integrated energy system combined cooling heating and power based on multi-objective
algorithm [J]. Science Technology and Engineering,2019,19( 33) : 200-205
基于多目标算法的冷热电联供型
综合能源系统运行优化
陶 静 徐 武
*
李逸琳 霍艺文 张恩睦
(
云南民族大学电气信息工程学院
,
昆明
650500)
摘 要 为了解决现有冷热电联供型综合能源系统大多只单一考虑系统机组投资成本或系统环境污染
,
影响系统整体优化
运行的问题
,
以系统经济性和环保性为目标
,
对冷热电联供系统进行研究分析
。
构建含燃气轮机
、
燃气锅炉
、
电制冷机等机组
的冷热电联供系统优化模型并建立约束条件
;
改进粒子群算法
,
面向多约束目标进行模型求解优化
,
提高求解的收敛精度
、
收
敛速度和稳定性
;
最后利用算例进行结果分析
。
结果表明改进后的粒子群算法能够同时兼顾系统的经济性和环保性
,
使系统
运行更加优化
,
为之后的能源供给系统的规划提供前期依据
。
关键词 综合能源系统 多目标算法 优化模型 仿真
中图法分类号
TM715;
文献标志码
A
2019
年
4
月
14
日收到 国家自然科学基金
( 61761049) 、
云南省科技厅项目
( 2017FD120)
资助
第一 作 者 简 介
:
陶 静
( 1994—) ,
女
,
硕 士 研 究 生
。 E-mail:
815032364@ qq. com。
*
通信作者简介
:
徐 武
( 1974—) ,
男
,
硕士
,
教授
,
硕士研究生导师
。
E-mail: 1369925132@ qq. com。
现有的能源系统往往都是单独规划
、
单独运行
,
导致能源利用率低
,
污染高
[1]
。
如今
,
人们更多地
研究如何把各独立供能系统进行协同优化
,
减少其
环境污染的同时增加能源利用率及经济性能
[2]
。
各类能源的大规模接入导致了能源系统往往无
法兼顾经济性和环保性
,
优化运行的能力不够
。
因
此如何优化综合能源系统
,
兼顾系统运行的经济性
和环保性成为需要解决的问题
[3]
。
裴玮等
[4,5]
利用
线性模型对电力
、
天然气
、
热力系统进行最优容量配
置
,
提高系统的能源利用效率
;
文献
[6—9]
考虑碳
排放和可再生能源的消纳问题
,
提出一种新的混合
潮流计算方法
,
保证构建的热电联供型微电网经济
稳定的运行
。
现以系统经济性和环保性最优建立目标函数并
构建约束条件
,
建立冷热电联供型系统
( combined
cooling,heating and power,CCHP)
的优化模型
;
利
用改进后的粒子群算法对求解系统优化模型
;
最后
,
结合算例进行结果分析
,
研究系统在单一目标和同
时兼顾多目标下系统的运行结果
,
为综合能源系统
后期的协同规划提供参考
。
1
综合能源系统协同优化目标函数
以综合能源系统经济成本最小和环保性最优为
目标
。
系统经济成本主要分为机组投资成本
C
CCHP
、
购电成本
C
e
和购买天然气成本
C
g
。
目标函数为
C
J
= C
CCHP
+ C
e
+ C
g
( 1)
式
( 1)
中
:
C
CCHP
= R( C
inf. GT
P
cap. GT
+ C
inf. GB
P
cap. GB
+
C
inf. GE
P
cap. GE
+ C
inf. EC
Q
cap. EC
+ C
inf. AC
Q
cap. AC
) ( 2)
式
( 2)
中
: R
为资金回收率
; P
cap. GT
、P
cap. GB
、P
cap. GE
分
别为燃气轮机
、
燃气锅炉
、
天然气内燃机组的额定电
功率
; Q
cap. EC
、Q
cap. AC
分别为电制冷机
、
吸收式制冷机
的额定冷功率
,C
inf. GT
、C
inf. GB
、C
inf. GE
、C
inf. EC
、C
inf. AC
分
别为额定功率内燃气轮机
、
燃气锅炉
、
天然气内燃机
组
、
电制冷机和吸收式制冷机的运行成本
。
C
e
=
Σ
T
t = 1
c
e,t
P
e,t
( 3)
式
( 3)
中
: T
为系统一个运行周期
; C
e,t
为
t
时段系统
的购电单价
,P
e,t
为
t
时段系统的购电功率
。
C
g
=
Σ
T
t = 1
c
g
P
g,t
( 4)
式
( 4)
中
: c
g
为
t
时段系统购买天然气单价
; P
g,t
为
t
时段系统的购气功率
。
系统运行过程中
,
燃烧天然气产生二氧化碳气
体
。
因此系统运行时排放二氧化碳产生环保成本
C
H
的目标函数为
ChaoXing