含储能装置的园区综合能源系统三级协同规划设计方法

研究综合能源系统的配置和优化策略对于保障区域用能平衡、降低系统投资成本、提高运行的经济性具有重要的意义和价值.提出了含储能装置的园区型综合能源系统的三级协同规划方法,首先将综合能源系统的设计过程划分为设备选型、容量配置与运行优化三个阶段;然后根据各阶段之间的递进和耦合关系,采用系统级的建模方法,对各类设备的选型与运行约束进行总结和提炼,并引入储能装置约束,从而形成了结构简洁、约束紧凑的综合能源系统规划模型.针对该模型中的非线性函数项,引入了辅助变量和约束,将其等价转化为易于求解的混合整数线性规划问题.最后,分三种情形对某园区待建综合能源系统进行优化配置.算例测试结果验证了所提模型和方法的有效性.     

考虑拓扑规划与管线选型的区域综合能源系统优化配置方法

区域综合能源系统是一种集多种能源生产与转换为一体的,具有能源利用效率高、多能源协调互补以及清洁低碳为特征的综合性能源生产形式。研究综合能源系统的优化配置方法有助于系统节能减排、保障地区用能安全以及促进可再生能源大幅消纳。本文建立了含拓扑规划的区域综合能源系统优化配置模型。其基本思路是以分布式能源站为基本供能单元,通过引入电力线路与输热管道的选型和容量配置约束,将分布在不同地区的能源系统连接在一起;其次,考虑了管网损耗、容量上限以及电压幅值等因素影响,以经济性最优为目标,综合考虑投资成本、替换成本与设备残值收益,构建了面向多区域能源互联系统的混合整数线性规划模型。算例测试结果表明,本文建立的规划模型可以有效减少冗余设备的安装容量,提高规划方案的经济性以及系统的综合能效,对于多区域综合能源系统的规划及建设具有一定的参考价值。     

考虑风光不确定性的综合能源系统区间优化调度

针对风力发电、光伏出力的不确定性以及P2G(power to gas)设备对综合能源系统调度的影响,研究以热电联产系统、燃料电池、蓄电池和P2G等设备组成的综合能源系统,主要基于经济成本和环保减排方面建立系统运行总成本最小、满足各设备约束条件、考虑风电和光伏出力的不确定性的综合能源系统区间经济调度模型。利用区间数表示综合能源系统中风电、光伏出力的不确定性,并通过线性化将模型转化为确定性的混合整数线性规划模型,利用Python3.8.2进行建模,并采用Gurobi求解器对其进行求解。最后,通过实例分析了P2G设备对降低系统运行成本的影响,验证了所提模型的有效性。     

带交易费的证券组合选择模型的一种化简求解方法

带交易费的最优证券组合选择问题可以表示为一类不可微非线性规划模型。为了求解这类模型,一些学者通过引进大量的辅助变量经过多次变换将其转换为一个线性规划问题。本文提出一种新的化简方法,一次变换即可将该类不可微非线性规划模型转化为一个线性规划模型,不仅简化了求解过程,而且还减少了最终的线性规划问题的变量个数。     

数据中心综合能源系统配置与运行的集成优化

采用清洁高效、环保节能的综合能源系统替代传统供能系统,是实现数据中心绿色可持续发展的有效措施。综合能源系统的设计与运行优化通常被分割成两个阶段进行考虑,而并未实现系统的最优规划。本文基于数据中心全年能耗特点,设计了一种以天然气、太阳能及地热能为能源,集成有机朗肯循环发电系统、吸收式制冷机组、换热器等余热利用设备的综合能源系统。以投资成本、运行成本、碳税成本及太阳能丢弃惩罚成本等在内的综合成本为优化目标,建立了综合能源系统混合整数线性规划模型,对各设备容量以及调度策略进行了集成优化。以某小型数据中心为例进行了案例研究,结果显示：与传统供能方式相比,所构建的综合能源系统费用年值节约率为35.72%,二氧化碳减排率为55.11%,一次能源节约率为39.86%。     

建筑冷负荷对综合能源系统运行优化的影响

为解决现有综合能源系统运行优化研究对建筑冷负荷的影响考虑不充分（多以“典型日负荷”或“预测负荷”代替空调期冷负荷）的问题,首先应用EnergyPlus软件对北京某园区进行建模和负荷分析,再以经济性为优化目标,基于园区的电、冷负荷供需平衡和综合能源系统设备的典型模型建立运行约束模型,在空调期对多能源耦合的综合能源系统建立运行优化模型。对优化模型使用Yalmip建模和编程,使用Cplex求解器求解问题,得到不同负荷条件下的综合能源系统空调期的运行优化方案,并分析其统一性和差异性。结果表明：本文构建的以经济性为目标的优化模型,可以使多能耦合的综合能源系统在目标下运行更加优化;不同建筑冷负荷条件下运行优化方案具有较大差异性;不同负荷条件下运行优化方案具有一定规律性。可见综合能源系统的运行优化研究应该全面考虑冷负荷的影响,本文提出的规律性运行优化方案为综合能源系统提升运行经济性提供了依据。     

采用矩阵建模方式的冷热电联供系统运行优化

设计一种含风力发电的冷热电联供(CCHP-Wind)系统,建立该系统优化运行模型.设定矩阵建模的优化运行方式,并以综合指标作为衡量标准,与传统的运行方式进行比较.建立系统的优化运行数学模型,采用序列二次规划算法和遗传算法对系统运行优化模型进行求解,确立系统的最优运行方式.以武汉某宾馆作为研究对象,根据4个季节不同的冷热电需求和风力资源,对CCHP-Wind系统的优化运行进行实证分析.结果表明:所设定的矩阵建模优化运行方式与传统的运行方式相比,不仅能够合理分配系统的能量流动,满足系统的各项需求,而且能够有效避免能源浪费.     

非线性目标规划的近似规划法及其改进

首先简介了目标规划的原理和特点，非线性目标规划模型及其Ｐ＆Ｓ近似规划法，然后重点从转换实约束为最高级目标约束，把决策变量保留在达成向量函数中和引入偏差变量的偏差变量以及提出以逆积法为基础的多阶段算法等三个方面对非线性目标规划模型和近似规划法进行了有儿的改进     

MRO服务中心多技能员工优化调度模型

MRO服务企业如何科学合理地调配资源直接影响收益.从MRO服务提供商视角,综合考虑员工旅行费用和工作时间成本,研究为分布于不同地理位置的客户的设备提供维修服务的多技能员工的优化调度问题,建立了以维修成本最小化为目标的多技能员工优化调度的非线性整数规划模型.根据整数变量的特点将非线性模型进行线性化,形成线性整数规划模型,进而使用ILOG CPLEX优化软件进行编程求解.通过具有不同参数特征的大量仿真实验案例,验证了模型的合理性和有效性.     

城市能源系统碳达峰路径最优化

为了响应2030年碳达峰和2060年碳中和的目标，我国各行业及区域均需要根据自身资源禀赋和未来发展预期对能源系统发展进行低碳规划。科学的规划可以在一定程度上降低碳减排的成本。该文建立了基于超结构建模方法的能源系统发展规划模型，可用于以碳达峰为目标的发展路径规划。该模型以区域能源系统结构及主要基础设施为规划起始点，综合考虑规划期内不同时间段上多种能源供应、转化、传输、储存、消费技术可能性及相互替代性，从而得到能源系统总成本最优的低碳发展技术路径。该文以某规模以上城市为例，对其2021—2035年间的能源系统发展路径进行了规划设计，将该市的碳排放峰值控制为1.79亿t, 15年内累计减少二氧化碳排放共计1.5亿t。     

目标规划MULTIPLEX模型的哲学观、有效性和统一化

本文论述目标规划方法论求解系统问题的四个哲学观点,从多目标、满意解、现实和弹性观点阐明了基础模型的概念,以及基础模型向传统线性规划模型和字典序目标规划多纯形(MULTIPLEX)模型的转换,指出转换时所作假设对模型有效性的影响。MULTIPLEX模型不仅兼容传统的单目标线性规划,而且可以统一描述加权线性目标规划、模糊规划和非劣解多目标线性规划等几乎所有各类多目标数学规划。     

格分片线性函数的辨识和优化

格分片线性模型由一个实数矩阵和一个 0 - 1矩阵所确定 ,能够表示任意维变量的全体连续分片线性函数 ,其实数矩阵完全由它的局部线性函数的参数向量所组成。这些特点为辨识分片线性函数和利用线性模型的分析方法解决分片线性模型描述的非线性问题提供了极大的便利。该文引入格分片线性模型解决非线性函数的辨识问题。给出了辨识格分片线性函数的实用算法。并对线性约束下的格分片线性函数优化问题提出了通过线性规划算法确定全局最优解的简单方法。这些工作表明 ,用格分片线性函数建模是解决非线性问题的一种有效途径     

采用融合遗传算法的高速公路服务区综合能源系统优化调度研究

为达成“碳中和”目标愿景、促进公路交通系统与新能源的融合,以高速公路服务区为研究对象,考虑服务区内电、冷、热、气共4种负荷需求,构建了包含风光发电的新能源发电方式和电转气设备的高速公路服务区综合能源系统。在此基础上,以风电、光伏出力日前预测和多能负荷日前消耗为输入,各能源设备出力及购能分配为输出,以总成本最低为目标函数,考虑能量平衡、设备安全、运行状态等约束,建立了高速公路服务区综合能源系统优化调度模型。针对高速公路服务区综合能源系统调度问题,设计了遗传-序列二次规划融合优化算法,并以某服务区夏季典型日为例进行验证。结果表明：所构建的调度系统能够有效消纳可再生能源出力,协调外部购电、购气的比例,最终达到降低成本的效果;所提融合算法的调度结果与传统遗传算法、传统序列二次规划算法相比,在成本上分别降低了11.52%、0.70%,求解耗时仅为传统遗传算法的6.7%,独立性相比传统序列二次规划算法得到了提高。     

农村能源动态模型及应用研究

本文提出一个农村能源系统动态优化模型．从系统发展的角度综合分析农村地区能源、经济、生态诸方面相互关系，进行多周期整体规划。模型采用了多目标规划的数学方法，同时兼有目标规划的特点。在求解过程中，结合定性分析的手段，将多目标规划问题转化成单目标的线性规划问题，使得求解简单易行，有利于进行多方案分析和评价。文中以山东省禹城县为背景．对模型进行了应用分析。     

考虑风光不确定性的综合能源系统规划设计方法

在能源互联网飞速发展的背景下,综合能源系统逐渐成为能源低碳高效运行的重要实现方式。为了实现综合能源系统配置的合理规划,文章提出了一种考虑风光不确定性的综合能源系统多目标规划模型。通过结合序列分布概率的典型曲线挖掘方法获得风光的典型出力曲线,减小可再生能源出力描述不确定性对配置的影响。以综合能源系统运行成本最低、系统电网供电率最低为优化目标,采用基于混合博弈决策的改进型多目标粒子群算法对规划模型进行求解和Pareto解集决策,生成满足决策者的不同偏好需求的配置结果。并对影响系统规划的关键参数进行敏感性分析。基于我国某综合能源示范工程的实际数据,给出了规划方案,仿真结果验证了该方法的有效性。     

鲁棒线性规划在预测控制中的应用

研究了在稳态模型不确定情况下有约束的多变量预测控制系统的稳态目标计算问题。根据统计学的原理考虑模型参数的变化 ,确定出系统稳态益阵可能变化的最大范围 ,将原来的线性规划问题转化成鲁棒线性规划问题 ,并利用求解二次锥规划问题的方法解决新的规划问题。在Shell塔模型上的仿真实验证明 ,稳态目标计算采用鲁棒线性规划的控制系统更加稳定可靠 ,而且能够满足经济优化要求     

强一致性区间数判断矩阵性质和排序

 研究了区间数判断矩阵的性质及排序问题。介绍了强一致性区间数判断矩阵、标准化区间数向量等概念;提出求解强一致性区间数判断矩阵排序向量的线性规划模型,并证明了所求排序向量是标准化区间数排序向量。在此基础上给出强一致性区间数判断矩阵的等价条件,进一步提出基于非线性规划模型的强一致性区间数判断矩阵的排序方法,最后通过实例验证了所提出的方法也适用于一致性区间数判断矩阵及满意一致性区间数判断矩阵。     

制造系统负荷配置的非线性优化

基于排队理论,建立制造系统负荷分配的非线性优化模型.该模型以服务负荷为目标函数,包括关于在制品状态的3个不等式约束.设计一种优化变量转换方法,并经适当的约束条件合并,将该非线性模型转换为凸优化模型.推导给出该凸优化模型对应的拉格朗日函数及KKT条件,并引入凸优化内点法作为负荷分配的有效计算工具.实例计算结果表明,模型的优化结果能保证充分利用设备的生产能力及最低的在制品库存,同时凸优化内点算法具有迭代次数少、收敛速度快的优点.实际应用中,可以将非线性的复杂的优化问题凸性化,从而得到其最优解.     

计及碳交易的某天然气处理厂含光伏光热的综合能源系统优化运行

随着“双碳”目标的提出,以光伏光热(PV/T)等为主的综合能源系统快速发展,为提高用能单位的经济效益和系统低碳性,考虑碳排放约束条件下多种能源发电的厂区供用能系统优化运行问题亟待研究。首先,在经济调度模型中,引入碳交易机制,构建阶梯型碳交易成本模型,对厂区的碳排放进行约束。然后,建立以系统运行成本和碳交易成本之和最小为目标的规划模型,利用马尔科夫决策过程(MDP)对基于成本最小的经济调度进行建模,并采用近端策略优化算法(DPPO)进行求解,利用经济节约指数(CSR)和二氧化碳减排指数(ERR),对拟题方案进行经济性和碳减排分析。结果表明:1)训练后的模型在无需重新计算的情况下能够处理四个随机变量变动所代表的各种运营场景;2)光伏光热子系统与热电联产系统具有削峰填谷效应,能提高系统稳定运行能力;3)所设计计及碳交易下联产系统有利于优化厂区能源结构,促进清洁能源消纳。     

基于方向关系的不确定区域拓扑关系推理

用宽边界区域模型建模不确定区域,把不确定区域间的拓扑和分析关系表示为确定区域间拓扑和分析的组合表示,并根据宽边界区域方向关系矩阵与宽边界区域扩展九交矩阵的联系,提出了基于方向关系的推理拓扑关系方法。根据推理方法可直接推理拓扑关系,因而可以节省计算量和存储空间。