申请/专利权人：三峡大学

申请日：2022-01-18

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN114462308B

主分类号：G06F30/27

分类号：G06F30/27;G06N3/006;G06F18/23213;F24D13/00;F24D15/02;F24D19/10;G06F113/04;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2022.05.27#实质审查的生效;2022.05.10#公开

摘要：本发明公开了一种考虑配电网潮流均衡性的蓄热式电采暖优化配置方法，包括根据历史气温和太阳辐射数据，计算整个供暖季逐时热负荷需求，并采用场景缩减法处理热负荷需求不确定性；建立蓄热式电采暖多目标双层优化配置模型；采用多目标粒子群优化算法进行求解，得到一系列Pareto解集；通过信息熵确立各目标值的权重，利用逼近理想解排序法对各方案进行排序从中选取最佳折中解；本发明改善了线路中潮流的不合理分布，调整过大的电压偏移，解决因电采暖负荷接入而产生电压过低甚至出现电压越限的问题，保证电压质量满足要求，使配电网能够安全稳定运行。

主权项：1.一种考虑配电网潮流均衡性的蓄热式电采暖优化配置方法，其特征在于：它包括以下步骤：步骤1）：根据历史气温和太阳辐射数据，计算整个供暖季逐时热负荷需求，并采用场景缩减法处理热负荷需求不确定性；步骤2）：建立蓄热式电采暖多目标双层优化模型，上层优化配置模型以蓄热式电采暖系统年综合成本和线路负荷标准差最小为优化目标，进行蓄热式采暖系统的选址定容规划；下层优化运行模型以蓄热式采暖系统年运行成本最小化为目标，优化蓄热式采暖系统的运行功率；步骤3）：采用多目标粒子群优化算法进行求解，得到一系列Pareto解集；步骤4）：通过信息熵确立各目标值的权重，利用逼近理想解排序法对各方案进行排序从中选取最佳折中解；步骤1）包括如下步骤：101）计算室外综合温度； ；式中：为室外气温，℃；为太阳辐射强度，Wm2；为围护结构外表面热交换系数，Wm2·K；为围护结构外表面的长波辐射力；为围护结构外表面对太阳的吸收率；为围护结构外表面与周围环境长波辐射热交换量，Wm2；在垂直面℃；在水平面=3.5~4.0℃；102）计算围护结构传热耗热量； ；式中：为围护结构传热耗热量；为外墙和屋面传热量；为地面传热量；为外窗传热量；103）计算冷风渗透耗热量； ；式中：为室外空气的比热，取1.0kJkg·℃；为换气次数，次h；为室外气温下的空气密度，取1.4kgm3；为建筑内空气体积，m3；104）计算冷风侵入耗热量； ；式中：为冷风侵入的外门附加率；为外门传热系数，Wm2·K；为外门面积，m2；105）计算逐时总热负荷需求； ；106）采用k-means算法进行处理得到各典型日场景热负荷数据和概率；步骤2）包括以下步骤：201）构建上层优化配置模型以蓄热式电采暖系统年综合成本和线路负荷标准差为优化目标，决策变量包括蓄热式电采暖系统的接入位置、额定容量和额定功率；20101）蓄热式电采暖系统年综合成本由初始投资成本、运行成本和维护成本组成；投资成本与装置功率和容量有直接关系，维护成本通过系统的初始投资进行估算； ；式中：为蓄热式电采暖系统综合成本；为电锅炉的功率成本；为蓄热式电采暖系统年运行费用；为蓄热装置的容量成本； ； ；式中：为蓄热式电采暖安装节点集合；为电锅炉单位功率投资成本；为蓄热装置单位容量投资成本；、分别为第个节点接入的电锅炉额定功率和蓄热装置额定容量；、分别为蓄热式电采暖的维护成本占初始投资的比值；为贴现率；为蓄热电采暖设备寿命期望值；20102）线路负荷标准差； ； ；式中：为场景出现的概率；为场景下时刻配电网整体线路负载率标准差，其值越小配电网整体潮流越均衡；为场景下线路在整个时间周期内线路负载率标准差，其值越大线路上潮流波动越大，该线路在长时间运行下潮流越不均衡，容易出现短时阻塞现象；反映的是配电网中全部线路某一时刻的潮流均衡度，而反映的是在整个运行周期内配电网某条线路的潮流均衡度；为整个运行周期；为配电网线路总数；为配电网线路的集合；、分别为时刻线路当前传输功率与最大传输功率；202）上层模型约束条件；20201）配电网潮流约束； ；式中：和为节点在时刻注入有功功率和无功功率，受电采暖设备选址定容的影响；、为节点、在时刻的电压幅值；、为支路的电导和电纳；为节点、的电压相位差；为配电网节点总数；20202）节点电压约束； 式中：、为节点的电压上、下限；20203）蓄热式电采暖容量和运行功率约束； ；式中：、、、分别为受安装场地、投资金额等条件限制节点所能安装电锅炉额定功率和蓄热装置额定容量的上、下限；为0-1变量，表示节点处是否安装蓄热式电采暖，若安装则取值为1，否则取值为0；20204）变压器容量约束； ；式中：为变压器视在功率；为功率因数，取0.8；为变压器效率，取0.95；步骤3）包括以下步骤：301）上层初始化蓄热式电采暖系统的安装位置、功率和容量，作为下层的输入；302）将上层模型初始结果作为下层模型的约束条件，并根据下层的优化目标和约束条件，优化蓄热式电采暖系统各时段的运行功率；303）将下层设备出力数据代入上层潮流计算模块，验证潮流是否收敛、支路是否超载；304）若潮流不满足要求，则将上层多目标模型适应度设为无穷大；若满足要求，将系统出力和潮流结果代入上层多目标模型，计算各粒子的适应度值；305）根据Pareto支配关系，选择非支配粒子，将其存入非支配集中；306）将非支配集中粒子根据Pareto支配关系与外部档案集的粒子进行比较，将非支配值存入外部档案集，并删除被支配值；307）若外部档案集中的粒子数大于最大存储数，采用拥挤距离法进行排序，删除多余的较劣解，保留较优解；308）对种群粒子速度和位置进行更新，并判断是否达到了迭代次数，如没有则转回到步骤301），继续更新迭代；若达到最大迭代次数，则输出外部集中的非劣解集；步骤4）包括以下步骤：401）求各目标函数值的权重； ； ；式中：、分别为第个目标的信息熵和权重；为目标函数个数；为Pareto解集个数；为第个粒子第个目标的函数值；402）构造归一化决策矩阵； ；式中：为规范化的目标值；403）计算每个方案到正理想解与负理想解的距离； ；式中：、分别为粒子的正负理想距离；、分别为第个目标函数正负理想解；404）计算每个方案与最优方案的贴近程度； ；式中：为粒子的贴近程度，其值越大该方案越优。

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