基于中心碰撞与策略反馈的多状态移动储热车调度方法

本发明涉及综合能源系统优化调度与移动储热控制，涉及一种基于中心碰撞与策略反馈的多状态移动储热车调度方法。

背景技术：

1、随着新型电力系统和综合能源系统的快速发展，区域供热系统中的热源协同、热负荷匹配以及热能时空转移已成为提升能源利用效率和保障供热可靠性的重要技术方向。移动储热车能够在生物质电厂、工业余热源、集中供热站等热源侧与分散用户侧之间进行热量转移，实现热能的移动存储、运输和释放，有利于缓解热源与用户在空间位置、供热时段和热品位需求上的不匹配问题。将移动储热车引入综合能源系统和区域供热调度中，有助于提高供热系统运行灵活性、提升余热或可再生热能利用效率，并促进供热过程的低碳化运行。

2、现有移动储热车调度方法多将移动储热车简化为具有固定储热容量、固定充放热效率和路径运输时间的调度单元，重点关注车辆路径、充放热功率和用户供热顺序等因素，难以充分反映移动储热车在实际运行中的多状态热对象特征。移动储热车在调度过程中受到多舱储热结构、分舱温度与蓄热量、热品位状态、行驶热损失、储热衰减、接口匹配、路径时窗以及车辆任务状态等因素共同影响，若未将上述对象特征纳入候选方案生成、适应度评价、约束修正和筛选反馈过程，容易导致调度方案与移动储热车实际可执行状态之间存在偏差。因此，构建面向多状态热对象特征的移动储热车调度模型，并将移动储热车对象特征嵌入优化求解与策略反馈筛选过程，具有较强的工程应用价值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有移动储热车调度方法中将移动储热车简化为普通运输储能单元，未充分体现分舱蓄热、热品位变化、行驶热损失、接口匹配、路径时窗和任务状态等对象特征，且候选方案生成、优化更新和最终筛选过程与移动储热车多状态对象特征结合不足的问题，提供一种基于中心碰撞与策略反馈的多状态移动储热车调度方法。

2、本发明的目的由以下技术措施实现：

3、一种基于中心碰撞与策略反馈的多状态移动储热车调度方法，按以下步骤进行：

4、s1：基于调度基础数据构建多状态移动储热车模型，确定移动储热车的多舱储热结构、分舱蓄热状态、热品位状态、行驶热损失状态、储热衰减状态、接口匹配状态和车辆任务状态，形成移动储热车对象特征库；基于生物质电厂-移动储热车-用户热平衡，构建待优化调度模型库；

5、s2：基于s1形成的移动储热车对象特征库和待优化调度模型库，读取移动储热车对象特征库参数和cco算法参数，基于移动储热车对象特征库，对待优化调度模型库进行变量编码，生成初始候选种群；对所述初始候选种群进行候选方案解码、多状态适应度评价与碰撞中心确定，并基于移动储热车对象特征约束映射与双空间碰撞更新，生成双空间候选方案集；

6、s3：基于s2输出的双空间候选方案集，进行移动储热车对象特征可行性验证，经判断与联动修正，获得候选方案，汇集候选方案的对象特征状态；基于所述对象特征状态进行langevin策略反馈，确定自适应筛选参数，并更新评论家反馈与柔性演员网络；基于评论家反馈与柔性演员网络，进行对象特征评价矩阵与进化环境选择，经局部质量与拥挤排序，更新进化环境选择，得出筛选后候选集，经自适应归一化与折中选择，进行终止条件判断，若不满足，则返回自适应邻域分析，若满足，则输出最优调度方案。

7、进一步地，所述s1步骤中，具体步骤包括：

8、s1.1：收集调度基础数据，所述调度基础数据包括生物质电厂供热边界参数、移动储热车结构与接口参数、分舱温度与蓄热量参数、车辆路径与行驶时间参数、储热材料与保温参数以及用户热负荷与热品位需求；其中，所述生物质电厂供热边界参数包括燃料热值、燃料供给量、锅炉蒸汽参数、热电联产机组出力边界和可供热功率边界；所述移动储热车结构与接口参数包括移动储热车舱位数量、各舱容量、充放热接口位置、接口功率边界和接口温度范围；所述分舱温度与蓄热量参数包括各舱初始温度、初始蓄热量、最大蓄热量、最低可用温度和最高安全温度；所述车辆路径与行驶时间参数包括电厂位置、用户位置、道路距离、预计行驶时间、服务顺序和等待时间；所述储热材料与保温参数包括储热介质参数、保温层参数和环境换热参数；所述用户热负荷与热品位需求包括用户分时热负荷、需求温度等级、服务时窗和允许缺热范围；

9、s1.2：基于移动储热车结构与接口参数、分舱温度与蓄热量参数、车辆路径与行驶时间参数以及储热材料与保温参数，构建多状态移动储热车模型；所述多状态移动储热车模型包括储热状态线和运输损耗线，其中，所述储热状态线用于依次进行多舱储热结构划分、分舱温度与蓄热量确定以及热品位状态识别，所述运输损耗线用于依次进行车辆路径与行驶时间读取、行驶热损失计算以及到达后剩余热量计算；基于所述热品位状态识别结果和到达后剩余热量计算结果，更新储热衰减状态，并进行充放热接口匹配和车辆任务状态更新，形成移动储热车对象特征库；所述移动储热车对象特征库为用于表征移动储热车分舱蓄热状态、热品位状态、热损失状态、接口匹配状态和车辆任务状态的数据集合；

10、s1.3：基于生物质电厂供热边界参数构建生物质电厂供热输出模型，确定调度周期内的分时可供热量和供热功率边界；基于用户热负荷与热品位需求构建用户热负荷需求模型，确定用户分时热负荷、热品位需求和服务时窗；基于移动储热车对象特征库、生物质电厂供热输出和用户热负荷需求，构建生物质电厂-移动储热车-用户热平衡；

11、s1.4：基于生物质电厂-移动储热车-用户热平衡，构建热损失约束、路径与服务时窗约束、接口安全约束、车辆任务时序约束，形成待优化调度模型库；所述移动储热车对象特征库和所述待优化调度模型库共同作为后续移动储热车对象特征嵌入式中心碰撞优化的输入。

12、进一步地，所述s2步骤中，具体步骤包括：

13、s2.1：读取s1.2形成的移动储热车对象特征库，并读取中心碰撞优化算法参数，即cco算法参数；所述中心碰撞优化算法参数包括种群规模、最大迭代次数、碰撞中心选择比例、碰撞更新步长和扰动衰减系数；其中，所述种群规模用于确定初始候选方案数量，所述最大迭代次数用于限定中心碰撞更新循环次数，所述碰撞中心选择比例用于从综合适应度排序结果中确定中心个体，所述碰撞更新步长和扰动衰减系数用于控制候选方案在双空间更新过程中的变化幅度；

14、s2.2：基于移动储热车对象特征库和待优化调度模型库进行移动储热车对象特征嵌入式变量编码；所述移动储热车对象特征嵌入式变量编码包括分舱蓄热状态编码、行驶热损失修正编码、热品位服务匹配编码以及路径-时窗-充放热联合编码；其中，分舱蓄热状态编码用于表征各舱温度、蓄热量和容量边界，行驶热损失修正编码用于表征车辆运输过程中的热量衰减，热品位服务匹配编码用于表征移动储热车热品位与用户需求热品位之间的匹配关系，路径-时窗-充放热联合编码用于表征车辆路径、服务顺序、到达时间、充热量和放热量之间的耦合关系；基于所述编码结果和所述种群规模生成初始候选种群；

15、s2.3：对初始候选种群进行候选方案解码，获得候选移动储热车调度方案；基于所述候选移动储热车调度方案进行多状态适应度评价，所述多状态适应度评价包括热损失适应度计算、热品位匹配适应度计算、分舱容量利用适应度计算、路径时窗可执行性计算和接口约束违背量计算；根据所述多状态适应度评价结果进行综合适应度排序，并依据碰撞中心选择比例确定碰撞中心和排序样本；

16、s2.4：基于碰撞中心、排序样本和中心碰撞优化算法参数，进行移动储热车对象特征约束映射与双空间碰撞更新；所述双空间碰撞更新包括原始空间碰撞更新和去相关空间变量变换，其中，原始空间碰撞更新用于更新分舱蓄热状态、热品位服务匹配关系、行驶热损失修正量、路径时窗和充放热变量，去相关空间变量变换用于降低上述变量之间的耦合影响；每轮碰撞更新后，进行分舱热状态边界修正、热品位匹配关系修正、热损失补偿更新以及接口路径约束映射修正，直至达到预设迭代条件，输出双空间候选方案集。

17、进一步地，所述s3步骤中，具体步骤包括：

18、s3.1：读取s2.4输出的双空间候选方案集，对双空间候选方案集进行移动储热车对象特征可行性验证；所述移动储热车对象特征可行性验证包括热品位可行性判断、分舱蓄热边界判断、热损失后供热满足判断以及接口与路径时窗可行性判断；当候选方案满足上述判断条件时，将所述候选方案归档为可行候选方案，并形成对象特征状态汇集结果；

19、s3.2：当候选方案不满足热品位、分舱蓄热、热损失、接口匹配或路径时窗中的至少一项预设约束条件时，进行不可行方案联动修正；所述不可行方案联动修正包括根据热品位需求调整服务车辆、服务顺序和分舱供热分配，根据分舱蓄热边界调整充热量和放热量，根据热损失后剩余热量调整路径、到达时间或服务时窗，根据接口约束调整充放热接口匹配关系；若经修正后仍不能完全满足预设约束条件，则记录相应约束违背量，并将约束违背量输入后续对象特征评价矩阵；

20、s3.3：基于对象特征状态汇集结果，计算热品位偏差状态、热损失敏感状态、分舱蓄热利用状态以及接口与时窗冲突状态，并将上述状态构成状态向量输入柔性演员网络；通过langevin扰动动作生成过程输出策略动作，确定自适应筛选参数，所述自适应筛选参数包括自适应邻域尺度、搜索扰动强度和候选方案保留比例；基于进化筛选结果构建评论家价值评估与奖励反馈，并根据奖励反馈更新柔性演员网络参数，使后续筛选参数随候选方案状态变化进行调整；

21、s3.4：基于自适应筛选参数进行自适应邻域分析、局部质量与拥挤排序以及进化环境选择更新，形成筛选后候选方案集；基于筛选后候选方案集构建对象特征评价矩阵，所述对象特征评价矩阵至少包括运行成本、碳排放、供热满足度、车辆利用率、热品位匹配度、热损失水平和约束违背量；对对象特征评价矩阵进行自适应归一化与折中选择，并判断是否满足预设终止条件；当不满足预设终止条件时，返回进化环境选择过程继续筛选，并在需要时反馈至s2.2进行候选种群更新；当满足预设终止条件时，将此候选方案作为最优调度方案输出，所述最优调度方案包括生物质电厂分时供热安排、移动储热车充放热安排、车辆路径与到达时间、用户服务顺序以及对应的评价指标结果。

22、通过本发明构建多状态移动储热车模型，能够将移动储热车的分舱蓄热、热品位、热损失、接口匹配、路径时窗和任务状态纳入调度建模过程，使移动储热车不再被简化为单一容量运输单元。通过移动储热车对象特征嵌入式中心碰撞优化，能够将移动储热车对象特征贯穿于变量编码、适应度评价、碰撞中心确定和双空间碰撞更新过程，使候选方案生成过程与移动储热车实际运行状态相对应。通过多状态热对象特征驱动的langevin进化筛选，能够依据热品位偏差、热损失敏感、分舱蓄热利用和接口时窗冲突状态自适应调整筛选参数，使最终输出的移动储热车调度方案同时兼顾运行成本、碳排放、供热满足度、车辆利用率、热品位匹配度、热损失水平和约束违背量。