一种基于分布式优化的综合能源站设计和运行方法及系统

技术特征：
1.一种基于分布式优化的综合能源站设计和运行方法，其特征在于，包括：获取能源站设计和运行优化所需的数据，以获得优化设计和运行的目标；基于所有可选设备建立超结构，用于系统结构和设备容量的优化；以各个设备在各个时刻的负载率为运行优化变量，建立负载率变量矩阵；根据负载率变量矩阵，结合能源站在一段连续时间内的优化设计和运行的目标以及约束条件构建单能源站连续运行优化模型；基于时空转换理论，将单能源站连续运行优化模型转换为多能源站串连运行优化模型；采用运行分布式优化算法，求解超结构和多能源站串连运行优化模型，得到多能源站的最优设计方案和运行方案，进而得到单能源站的最优设计方案和运行方案。2.根据权利要求1所述的基于分布式优化的综合能源站设计和运行方法，其特征在于，所述单能源站连续运行优化模型为：min j(x)＝(p(hs)-p(fc) p(es) p(hp) el)
×
p其中，x＝[hs
t fc
t es
t ts
t ac
t hp
t
]
t
表示负载率变量矩阵，其行数等于负载率变量数量，其列数等于运行时刻数量，hs、fc、es、ts、ac和hp分别表示制氢储氢设备、燃料电池、储能电池、储热水箱、吸收式制冷机和地源热泵的负载率的变量向量，当变量取值大于0时表示储能充能或热泵制热，当变量取值小于0时表示储能放能或热泵制冷，p表示各个设备的发电耗电函数，h表示各个设备的制热耗热函数，q表示各个设备的制冷函数，p表示电网售电价格向量，el、hl和cl分别表示用户的电负荷、热负荷和冷负荷。3.根据权利要求1所述的基于分布式优化的综合能源站设计和运行方法，其特征在于，所述将单能源站连续运行优化模型转换为多能源站串连运行优化模型具体包括：将指定能源站在一段连续时间内若干时刻的运行目标和约束条件，转换为若干个能源站在某个时刻的运行目标和约束条件。4.根据权利要求3所述的基于分布式优化的综合能源站设计和运行方法，其特征在于，所述多能源站串连运行优化模型中能源站的个数与单能源站连续运行优化模型中时刻的数目相同。5.根据权利要求3所述的基于分布式优化的综合能源站设计和运行方法，其特征在于，所述多能源站串连运行优化模型为：
其中，n表示能源站的总数量，y
i
＝[ht
i fc
i et
i tt
i ac
i hp
i
]
t
表示第i个能源站的负载率变量矩阵，fc、ac和hp分别表示燃料电池、吸收式制冷机和地源热泵的负载率的变量，ht、et和tt分别表示氢能传输管线、电能传输管线和热能传输管线的负载率变化的变量，η表示各个能量传输管线的效率，其值等于1减去储能设备的自放能率。6.根据权利要求1所述的基于分布式优化的综合能源站设计和运行方法，其特征在于，所述多能源站的最优运行方案包括：当成本最低时，每个能源站中燃料电池的负载率、吸收式制冷机的负载率、地源热泵的负载率、氢能传输管线的负载率、电能传输管线的负载率和热能传输管线的负载率。7.根据权利要求1所述的基于分布式优化的综合能源站设计和运行方法，其特征在于，所述单能源站的最优运行方案包括：当成本最低时，每个运行时刻中制氢储氢设备的负载率、燃料电池的负载率、储能电池的负载率、储热水箱的负载率、吸收式制冷机的负载率和地源热泵的负载率的变量向量。8.一种基于分布式优化的综合能源站设计和运行系统，其特征在于，包括：数据获取模块，其被配置为：获取能源站设计和运行优化所需的数据，以获得优化设计和运行的目标；结构选型模块，其被配置为：基于所有可选设备建立超结构，用于系统结构和设备容量的优化；变量识别模块，其被配置为：以各个设备在各个时刻的负载率为运行优化变量，建立负载率变量矩阵；模型构建模块，其被配置为：根据负载率变量矩阵，结合能源站在一段连续时间内的优化设计和运行的目标以及约束条件构建单能源站连续运行优化模型；模型转换模块，其被配置为：基于时空转换理论，将单能源站连续运行优化模型转换为多能源站串连运行优化模型；输出模块，其被配置为：采用运行分布式优化算法，求解超结构和多能源站串连运行优化模型，得到多能源站的最优设计方案和运行方案，进而得到单能源站的最优设计方案和运行方案。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执
行时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于分布式优化的综合能源站设计和运行方法中的步骤。10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于分布式优化的综合能源站设计和运行方法中的步骤。

技术总结
本发明属于能源系统领域，提供了一种基于分布式优化的综合能源站设计和运行方法及系统。该方法包括，获取能源站设计和运行优化所需的数据，以获得优化设计和运行的目标；基于所有可选设备建立超结构，用于系统结构和设备容量的优化；以各个设备在各个时刻的负载率为运行优化变量，建立负载率变量矩阵；根据负载率变量矩阵，结合能源站在一段连续时间内的优化设计和运行的目标以及约束条件构建单能源站连续运行优化模型；基于时空转换理论，将单能源站连续运行优化模型转换为多能源站串连运行优化模型；采用运行分布式优化算法，求解超结构和多能源站串连运行优化模型，得到多能源站的最优设计方案和运行方案，进而得到单能源站的最优设计方案和运行方案。源站的最优设计方案和运行方案。源站的最优设计方案和运行方案。


技术研发人员：张承慧 李浩然 赵大端 孙波
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：2022.02.25
技术公布日：2022/6/4