[发明专利]包含热电联产的工业微网负荷优化调度方法与系统

说明书

本发明提供一种包含热电联产的工业微网负荷优化调度方法与系统，涉及工业微网负荷优化调度领域。本发明包括预处理工业微网各组件的状态参数；基于预处理后的状态参数，构建微能源网负荷优化调度模型；将微能源网负荷优化调度模型转化为马尔科夫决策过程；采用深度Q网络模型对马尔科夫决策过程进行求解，获取微能源网负荷优化调度策略。实质上构建了包含热电联产设备的工业微网负荷优化调度系统，从工业企业实际生产角度出发，为企业运行节约能源消耗；考虑热电联产应用背景下，电、热、气三种能量流的耦合运行特征，挖掘用户侧需求响应潜力；促进多能量上下级网络的良性互动；以数据驱动的深度强化学习方法能够有效提高优化调度效率和准确性。

技术领域

本发明涉及工业微网负荷优化调度技术领域，具体涉及一种包含热电联产的工业微网负荷优化调度方法与系统。

背景技术

热电联产(combined heat and power)设备可以将电和气两种能源相互整合，充分发挥二者之间的协同和互补作用，提高整体能源利用效率，促进可再生能源消纳。热电联产系统可以在发电的同时提供热能，能够实现电能和热能同时产生的工艺过程，相较于传统的分立供应能源系统，更能够节约能源，所以在化工、造纸、水泥和钢铁等工业生产中得到了广泛应用。如图1所示，构建含热电联产设备的微能源网也是解决工业企业在生产过程中存在供热热源结构不合理、热电供需矛盾突出、供热热源能效低等问题的主要途径之一。另一方面，与单一供电系统的运行优化不同，由于设备耦合存在，以及多种设备、多种负荷的接入，热电联产系统需要面对更加复杂多变的运行环境，为系统的智能优化调度带来了巨大挑战。

以微能源网形式发展的综合能源系统打破了传统各能源系统独立运行的既有模式，使不同形式的多能流耦合越来越紧密，其相互替代、相互补充的运行方式为能源需求侧提供了新的综合需求响应途径。热电联产经济调度(CHPED)是能源互联网背景下热电联产设备在工业企业微能源网应用中的重要研究内容，根据调度周期的不同可以分为日前优化调度(每24小时)和日内优化调度(每1小时或者5-15分钟)。其中，日前优化调度通过预测可再生能源出力(光伏或风机等可再生能源的发电功率)以及负荷需求确定系统次日运行策略，以保证系统的经济可靠运行。CHPED问题通常被看作是具有一个或者多个优化目标，并且有一组高度非线性或者非光滑约束的优化问题，这些约束一般包括能源供需平衡约束、设备运行约束以及容量限制约束。工业企业在生产过程中具有对能源需求量大、功能可靠性要求高的特点，因此设计并提出针对能源互联网背景下的有综合需求响应参与的含热电联产设备的工业微网优化调度方法与系统有重要的意义。

目前，在解决CHPED问题时的常用的传统算法包括等微增率法、拉格朗日乘数法、线性规划法和动态规划法等。这类算法的优点是计算速度快，精度高，但是仅对目标函数和约束条件都是凸函数的优化问题求解能力较强，存在一定局限性，并且无法适用于含有多种复杂设备的微能源网负荷优化调度问题。相比之下，智能优化算法适应性更强，能够解决各类优化问题，也被广泛应用到电力系统优化调度模型求解中。

但是，即使将智能优化算法用于解决电力系统优化调度问题，也都无法做到实时优化调度，这对于电力系统优化调度，特别是包含热电联产的工业微网负荷优化调度来说，影响了优化过程的效率和准确性。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种包含热电联产的工业微网负荷优化调度方法与系统，解决了现有微能源网负荷优化调度模型无法做到实时优化调度的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种包含热电联产的工业微网负荷优化调度方法，包括：

S1、预处理包含热电联产的工业微网各组件的状态参数；

S2、基于预处理后的状态参数，构建微能源网负荷优化调度模型；