[发明专利]一种计及可靠性的多能耦合系统分布式协同优化方法

说明书

本发明提供了一种计及可靠性的多能耦合系统分布式协同优化方法。本发明方法步骤如下：步骤S1，可靠性指标和其他指标组成共a个指标集，在由a个指标构成的a维指标空间中进行节点的聚类；步骤S2，生成子系统整体可靠性指标和其他指标；步骤S3，利用抽样方法获取扰动场景；步骤S4，建立分布式协同优化模型，利用优化算法对多子系统不同优化目标的优化调度模型进行求解。本发明能够为多能耦合系统提供有效的子系统可靠性分析方法，实现计及生产生活差异的多层级、多主体协同优化，为其在生产生活过程扰动下满足不同主体的不同优化需求并实现系统效率和可靠性协同提供指导。

技术领域

本发明属于综合能源系统领域，具体涉及一种计及可靠性的多能耦合系统分布式协同优化方法。

背景技术

在实现2060年前碳中和目标的背景下，工业园区综合能源系统作为一种能源“生产-运输-存储-消费”全过程管理的手段，能够提高能源利用效率、提升能源利用环保性，受到了越来越多的关注。工业园区综合能源系统具有多能耦合、生产生活过程统筹、多目标协同优化的特点，相比于其他区域综合能源系统，其对可靠性及可靠性与其他优化目标协同优化要求更高。目前，关于工业园区综合能源系统子系统可靠性的研究不足，运行调度难以考虑园区、子系统、节点各个层面对效率和可靠性诉求的不一致，造成各类系统形式统一而实质调度技术在各能流中普遍割裂独立的现状。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种计及可靠性的多能耦合系统分布式协同优化方法，本发明将可靠性计算方法纳入考量，实现工业园区多能耦合系统中多个子系统多目标协同优化。

本发明采用以下技术方案实现：

一种计及可靠性的多能耦合系统分布式协同优化方法，包括以下步骤：

步骤S1，可靠性指标和其他指标组成共a个指标集，在由a个指标构成的a维指标空间中对系统中所有节点进行节点的聚类；形成子系统；

步骤S2，生成子系统级整体可靠性指标和子系统级其他指标；

步骤S3，利用抽样方法获取扰动场景；

步骤S4，建立分布式协同优化模型，利用优化算法对多子系统不同优化目标的优化调度模型进行求解。

在步骤S1的可靠性指标和其他指标组成共a个指标集，在由a个指标构成的a维指标空间中进行节点的聚类中：

步骤S11，根据实际工业园区特征，确定系统所有节点；

步骤S12，建立异质多能耦合节点可靠性量化模型；

根据园区历史数据构建节点典型供能功率曲线和用能曲线，包括电、热水、冷水、天然气、蒸汽和压缩空气；能量流在工业园区中以时间累积效应参与生产生活，在建立产能评估方程时，首先将节点上某种能流用能曲线转化为产能曲线，再生成产能能力评估曲线。不同能量流的产能效果评估能力计算方法不同。电的产能评估方程通过电功率计算；蒸汽、天然气、压缩空气通过参与工业园区生产生活过程的特性计算，即蒸汽以温度与压力参与末端生产，天然气和压缩空气本身参与生产；冷水、热水计算时，通过热流、冷流的累计效应效果计算。对每个节点的各个能量流产能评估量度都进行离散化处理，依照以上能流产能评估计算及分类方式，获得其最终分类状态。

节点含有不同分类的能流，为减少各分类状态联合概率计算的复杂性，将其转换到复数域求解。具体计算方为：对多能节点开展Z变换，构建各类状态数能流的通用生成函数。以分类状态数为C的能流为例，其通用生成函数为

其中，j为节点的产能离散状态序号，X_j为对应的热产能状态，p_j为对应的热产能概率，Z为复数，通用生成函数计算方法适用于不同能流。