【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化，尤其涉及一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法。
技術(shù)介紹
1、在推進(jìn)雙碳目標(biāo)的背景下，可再生能源資源的開(kāi)發(fā)與利用受到了廣泛關(guān)注，其在能源系統(tǒng)中的集成應(yīng)用日益增多。然而，可再生能源的間歇性、波動(dòng)性及不確定性特征，對(duì)其穩(wěn)定供能和大規(guī)模應(yīng)用構(gòu)成了制約。綜合能源系統(tǒng)通過(guò)融合傳統(tǒng)能源與可再生能源，展現(xiàn)出良好的可再生能源消納能力，因此成為研究的熱點(diǎn)。當(dāng)前研究主要聚焦于熱電聯(lián)產(chǎn)(chp)和冷熱電聯(lián)產(chǎn)(cchp)系統(tǒng)，并通過(guò)與光伏、風(fēng)能等可再生能源的耦合，以降低燃料消耗。此外，通過(guò)集成儲(chǔ)能設(shè)備，提升了系統(tǒng)的調(diào)峰能力，從而在一定程度上減少了燃料消耗，降低了系統(tǒng)成本，增強(qiáng)了經(jīng)濟(jì)性。然而，現(xiàn)有研究多集中于特定場(chǎng)景下的性能分析，對(duì)于源荷不確定性場(chǎng)景下的多能流優(yōu)化，尤其是風(fēng)光耦合的冷熱電綜合能源系統(tǒng)的高效智能化調(diào)度，研究尚顯不足。強(qiáng)化學(xué)習(xí)(rl)作為一種適用于復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境的問(wèn)題解決方法，其核心優(yōu)勢(shì)在于能夠通過(guò)與環(huán)境的交互、經(jīng)驗(yàn)積累和反饋，在未知環(huán)境中進(jìn)行決策和學(xué)習(xí)。深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)(drl)利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理高維和連續(xù)狀態(tài)空間，使其成為解決復(fù)雜現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的有力工具。通過(guò)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行函數(shù)逼近，drl有效緩解了處理復(fù)雜環(huán)境和大規(guī)模狀態(tài)空間的計(jì)算難題，克服了傳統(tǒng)算法面臨的“維數(shù)災(zāi)難”挑戰(zhàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、專利技術(shù)目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)通常僅涉及在某一特定場(chǎng)景下的多能流解耦與調(diào)度優(yōu)化，對(duì)于源荷不確定性場(chǎng)景下的多能流優(yōu)化研究尚顯不足的問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種考
2、技術(shù)方案：本專利技術(shù)的一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法，包括如下步驟：
3、步驟1、基于系統(tǒng)中各設(shè)備的特性，建立冷熱電綜合能源系統(tǒng)的各設(shè)備物理模型；
4、步驟2、建立冷熱電綜合能源系統(tǒng)的運(yùn)行約束與安全約束，考慮系統(tǒng)各設(shè)備之間的能流轉(zhuǎn)換與流通關(guān)系，確定所述系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的可調(diào)度變量；
5、步驟3、綜合涉及不確定性的系統(tǒng)運(yùn)行特性和可調(diào)度變量，建立馬爾科夫決策過(guò)程mdp模型，將調(diào)度優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為序貫決策問(wèn)題；
6、步驟4、引入多探索機(jī)制并針對(duì)分時(shí)電價(jià)問(wèn)題設(shè)計(jì)分時(shí)獎(jiǎng)勵(lì)函數(shù)，以改進(jìn)深度確定性策略梯度ddpg算法，得到改進(jìn)后的深度確定性策略梯度me-ddpg算法；
7、步驟5、基于改進(jìn)后的me-ddpg算法進(jìn)行高維狀態(tài)動(dòng)作空間環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)冷熱電氫系統(tǒng)的高效實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度。
8、進(jìn)一步的，步驟1中，所述冷熱電綜合能源系統(tǒng)包括燃料電池、電解槽、熱泵、制冷設(shè)備、可再生能源發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備、電網(wǎng)以及冷熱電負(fù)荷。
9、進(jìn)一步的，所述燃料電池為質(zhì)子交換膜燃料電池pemfc，其物理特性模型為：
10、
11、其中，nfc為燃料電池的耗氫率，ncell為燃料電池中所包含的電池?cái)?shù)量，i為燃料電池的電流，f為法拉第常數(shù)；電流密度通常用來(lái)表征pemfc中化學(xué)反應(yīng)的強(qiáng)度和速率，電流密度方程定義如下：
12、
13、其中，j表示電流密度，acell為燃料電池中單位電池的有效面積；
14、所述電解槽，其內(nèi)部電池為質(zhì)子交換膜電解電池，其物理特性模型為：
15、
16、其中，ηf表示法拉第效率，和ieh分別表示電解槽內(nèi)的電池個(gè)數(shù)和電流，neh為電解水的產(chǎn)氫速率；
17、所述熱泵為空氣源熱泵，其物理特性模型為：
18、δthp＝tdhw-te
19、
20、
21、其中，tdhw為熱泵中的熱水溫度，te為當(dāng)前的環(huán)境溫度，h1，h2，h3均為經(jīng)驗(yàn)擬合系數(shù)，為熱泵消耗的電功率，為熱泵相應(yīng)產(chǎn)生的熱功率；
22、所述制冷設(shè)備包含電制冷機(jī)和吸收式制冷機(jī)，其物理特性模型為：
23、所述電制冷機(jī)物理特性模型為：
24、
25、其中，ηech為電制冷機(jī)的制冷效率，和分別表示電制冷機(jī)消耗的電功率和產(chǎn)生的冷功率；
26、所述吸收式制冷機(jī)物理特性模型為：
27、
28、其中，ηach為吸收式制冷機(jī)的制冷效率，和分別為吸收式制冷機(jī)消耗的熱功率和產(chǎn)生的冷功率；
29、所述可再生能源發(fā)電設(shè)備包含光伏設(shè)備和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其物理特性模型為：
30、所述光伏設(shè)備的物理特性模型為：
31、
32、其中，ηpv為光伏效率，ηinv為逆變器效率，i0為太陽(yáng)輻照度，單位為瓦/平方米(w/m2)，apv為有效照明面積；
33、所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的物理特性模型為：
34、
35、其中，vt，vin，vout和vr分別為實(shí)際風(fēng)速、啟動(dòng)風(fēng)速、停機(jī)風(fēng)速和額定風(fēng)速，capwt為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量，為風(fēng)力發(fā)電功率；
36、所述儲(chǔ)能設(shè)備包含蓄熱罐和儲(chǔ)氫罐，其物理特性模型為：
37、所述蓄熱罐的物理特性模型為：
38、
39、其中，hsdt為蓄熱罐在t時(shí)刻的儲(chǔ)能狀態(tài)，hsdt+1為t+1時(shí)刻更新后的儲(chǔ)能狀態(tài)，hc為蓄熱罐的最大容量，δt為時(shí)間步長(zhǎng)，表示蓄熱罐的工作狀態(tài)，正數(shù)表示進(jìn)入蓄熱罐的熱量，負(fù)數(shù)表示蓄熱罐放出的熱量；
40、所述儲(chǔ)氫罐的物理特性模型為：
41、
42、
43、其中，tpt和分別為時(shí)刻t時(shí)儲(chǔ)氫罐的儲(chǔ)氫狀態(tài)和氫氣流量，vh，th，mh2和r分別為體積，溫度，氫的摩爾質(zhì)量以及氣體常數(shù)，zt為氫的壓縮系數(shù)，t0，ai，bi和ci均為常數(shù)，且t0＝100k。
44、進(jìn)一步的，步驟2具體為：
45、建立以下安全運(yùn)行約束：
46、
47、
48、
49、
50、
51、
52、
53、
54、hsdmin≤hsdt≤hsdmax
55、tpmin≤tpt≤tpmax
56、其中，和分別為燃料電池輸出功率的上下限，和分別為電解槽電解功率的上下限，和分別為熱泵消耗電功率的上下限，和分別為電制冷機(jī)消耗電功率的上下限，和分別為蓄熱罐充放熱的上下限，和分別為吸收式制冷機(jī)吸收熱量的上下限，和分別為儲(chǔ)氫罐充放氫氣的上下限，hsdmax和hsdmin分別為蓄熱罐儲(chǔ)能狀態(tài)hsd的最大值和最小值，tpmax和tpmin分別為儲(chǔ)氫罐儲(chǔ)能狀態(tài)tp的最大值和最小值；
57、建立以下功率平衡約束：
58、
59、
60、
61、
62、其中，和分別為t時(shí)刻系統(tǒng)的電、熱、冷負(fù)荷，的正負(fù)分別表示從電網(wǎng)購(gòu)電與向電網(wǎng)售電，的正負(fù)分別表示儲(chǔ)氫罐放出氫氣與向儲(chǔ)氫罐內(nèi)充入氫氣；
63、建立以下目標(biāo)函數(shù)：
64、
65、
66、其中，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法，其特征在于，步驟1中，所述冷熱電綜合能源系統(tǒng)包括燃料電池、電解槽、熱泵、制冷設(shè)備、可再生能源發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備、電網(wǎng)以及冷熱電負(fù)荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法，其特征在于，所述燃料電池為質(zhì)子交換膜燃料電池PEMFC，其物理特性模型為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法，其特征在于，步驟2具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法，其特征在于，步驟3具體為：基于馬爾可夫決策過(guò)程的序貫決策問(wèn)題，包括：建立以下?tīng)顟B(tài)空間：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法，其特征在于，步驟4中，所述改進(jìn)后的深度確定性策略梯度ME-DDPG算法包括以下兩部分：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所
8.一種計(jì)算機(jī)裝置，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的步驟。
9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序/指令，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的步驟。
10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序/指令，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法，其特征在于，步驟1中，所述冷熱電綜合能源系統(tǒng)包括燃料電池、電解槽、熱泵、制冷設(shè)備、可再生能源發(fā)電設(shè)備、儲(chǔ)能設(shè)備、電網(wǎng)以及冷熱電負(fù)荷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法，其特征在于，所述燃料電池為質(zhì)子交換膜燃料電池pemfc，其物理特性模型為：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法，其特征在于，步驟2具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種考慮源荷不確定性的冷熱電綜合能源系統(tǒng)多能流調(diào)度方法，其特征在于，步驟3具體為：基于馬爾可夫決策過(guò)程的序貫決策問(wèn)題，包括：建立以下?tīng)顟B(tài)空間：
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫立，王志霄，劉櫻慧，陳珂，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東南大學(xué)溧陽(yáng)研究院，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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