楼宇型综合能源服务系统智能优化运行研究VIP专享VIP免费

44 2
2022 2
Vol. 44 No. 2
Feb. 2022
楼宇型综合能源服务系统智能优化运行研究
Research on optimized operation of building-type integrated energy service systems
张爱赵利刘静
ZHANG AipingZHAO LixingLIU Jing
中国华电工集团有限公北京 100070
China Huadian Engineering Company LimitedBeijing 100070China
摘 要:碳”目标推进实,合能项目速推广。针楼宇综合源服系统合性界约
件多户负方式特点出了能优制算。通
约束子群现综务系优化某科楼宇源服
6.51 百分点,自耗电减少了 2.24%有效提高了系统运行的经
济性
关键词:综合能源务;优化运行合粒子群算法荷预测;能源合效率;
中图分类TK 01+8文献标志码:A文章编号:2097-0706202202 - 0042 - 07
AbstractWith the implementation of the goals of carbon peak and carbon neutrality the integrated energy projects are
booming.To deal with the strong couplingnumerous boundary constraintsvolatile user load and complex operation modes
of integrated energy service systemsan intelligent optimized operation and control algorithm is proposed for the systems. A
load forecasting model is established by taking the collected data from sourcenetwork and load side as well as weather
conditions into consideration. According to the boundary conditionsa multi-objective optimization function is established.
It realizes the optimized operation of building-type integrated energy service systems under the constraints of demand and
price by taking mixed particle swarm optimization algorithm. Taking a demonstrative building-type integrated energy
service system in an industrial park as an examplethe economy of the system has been effectively improved by the
optimized operation strategy with a 6.51 per cent increase of the comprehensive energy efficiency and a 2.24% decrease of
the auxiliary power ratio.
Keywordsintegrated energy serviceintelligent optimized operationmixed particle swarm optimization algorithmload
forecastingcomprehensive energy efficiencycarbon neutrality
0引言
广
使
求、提升综合能源利用率的能源系统解决方案,
推动源革的重举措
1-4
FP5中就提及
5
如分布式发
Distributed Generation Transport and
EnergyDGTRENEnergie 项目及 Microgrid
优化及靠近用户侧开发。美国注重综合能源智能
管理相关理论技术的研发,美国能源部 2001
各类能源系统间的协调配合。日本的综合能源管
密不分。
DOI10. 3969/j. issn. 2097-0706. 2022. 02. 007
收稿日期2021 - 10 - 28修回日期:2021 - 12 - 24
基金项目中国华电科工科技项目CHECKJ20-01-09
2期 张爱楼宇综合源服系统能优运行
6-10
11-16
户负需求化,障系安全经济行。
楼宇型综合能源服务系统服务于园区内建筑
项目为例,对综合能源服务系统优化运行控制策略
进行研究,为类似项目提供参考。
1系统
示范项目位于北京市某科技园区,AB CD
EFG HI 4
17 m28m2
系统
23. 300
MW +2 台烟气热水型余热溴化锂机组
2×2. 908 MW2×1. 257 MW不含缸套水热
+2 台离心式电制冷机供冷 2×1. 800 MW+1
3. 490 MW2. 800 MW+1 台直燃
3. 490 MW2. 800 MW
1. 100 MW
能生活热水集热器位于 H44
店 生 活 热 水 的 补 充 供 应 源 。 光 伏 装 机 容 量 为
187. 22 kWp100 kW/240 kW·h
2套内燃机组+1
备,每套内燃机组烟道设置 1套烟气板式换热器。
2020
2021 年年底完成建设。通过示范项目
的建设,实现综合能源服务系统的优化运行。
2研究
楼宇型综合能源服务系统通过采集园区楼宇
24 h 负荷预测曲
线并根据实时负荷不断进行修正。
函数实现荷分寻优给出备组运行略。
3优化运行技术方案设计原则
优化运行技术方案决定了示范项目的运行模
1
负荷工况下天然气的需求;2
3
4提高综合能源
5
6
的最负荷
4联供系统介绍
峰设备、多能互补系统及相关辅助设备构成。本项
目动采用 2套燃气内燃发电机组,1台内燃机
1台烟气热水型溴化锂机组余热机。内燃机
荷。2台余热机冬季可供空调热水,夏季可供空调
烟气泵,热水H
酒店生活热水系统。AB 座屋顶布置的分布式光伏
22台直燃机组,2
统配置了集成化板式换热器,当室外温度低于 5 ℃
时,得空冷水对数机房冷。
示范目联系统构如1示。
5负荷预测模型设计
预测;同时,根据不同负荷的运行时间进行分段和
分类测。
1
2
3
线4
··43
44
5预测负荷需求;6计算负荷预
7将负荷预测
8
预期果。
负荷预测主要用于预测各类负荷在未来一段
便
24 h 荷、的精荷预预测
流程2所示
5. 1 电负荷预测
电负荷预测采用基于线性外推法的短期负荷
预测方法,该方法的数学模型为
Ptn=Ptn- 1 + ΔP=Ptn- 1 +vΔt, (1
tn=tn- 1 + Δt, (2
Ptn- 1 tn- 1 时刻的负荷值;
Ptntn时刻的负荷
ΔP为待求时刻的负荷变化值;
v为待求时刻的负
荷变速率
5. 2 冷热负荷预测
冷热负荷要结合楼宇型综合能源的特性来考
21
2
建立夏冬季单位面积平均冷热负荷数学模型
Qc=QcbaTcé
ë1 + Gc
(
θ
)
Sc
(
θ
)
k1+k2Sc
(
t
)
(
Gc
(
r
)
+
Gc
(
Rwa
)
+Gc
(
Rwi
)
)
ù
û, (3
Qh=QhbaThé
ë1 + Gh
(
θ
)
Sh
(
θ
)
k1+k3Sh
(
t
)
(
Gh
(
r
)
+
Gh
(
Rwa
)
+Gh
(
Rwi
)
)
ù
û, (4
Qc
Qh为夏季和冬季单位面积平均冷、热负
W/m2
Qcba 为冷负荷基准值,68月制冷需求
Tc
作时段制冷量比例系数之和;
θ
地理正南方向的夹角;
Gc
(
θ
)
为制冷季建筑的朝向对
Sc
(
θ
)
为制冷时间段辐射系数之和;
Sc
(
t
)
制冷系数
Gc
(
r
)
为窗墙比对
Gc
(
Rwa
)
Gc
(
Rwi
)
为窗户热阻对冷负荷的影响系
Qhba 为热负荷基准值,122
实际基准值可按具体时段进行调整;
Th为工作时段
制热例系之和
Gh
(
θ
)
为制建筑向对
Sh
(
θ
)
为制热时段辐射系数之和;
Sh
(
t
)
段温
Gh
(
r
)
比对
Gh
(
Rwa
)
为外墙热阻对热负荷的影响系
Gh
(
Rwi
)
为窗户热阻对热负荷的影响系数;
k1
辐射换系
k2
k3为墙体冷、热传导系数。
6智能优化运行方案设计
6. 1 智能优化系统功能
L󰒰
󰂓'
1联供系统结构
Fig. 1 Structure of the cogeneration system
P15󰒐

2负荷预测流程
Fig. 2 Process of load forecasting
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第44卷第2期2022年2月Vol.44No.2Feb.2022楼宇型综合能源服务系统智能优化运行研究Researchonoptimizedoperationofbuilding-typeintegratedenergyservicesystems张爱平,赵利兴,刘静ZHANGAiping,ZHAOLixing,LIUJing(中国华电科工集团有限公司,北京100070)(ChinaHuadianEngineeringCompanyLimited,Beijing100070,China)摘要:随着“双碳”目标的推进落实,综合能源项目加速推广。针对楼宇型综合能源服务系统耦合性强、边界约束条件多、用户负荷变化大、运行方式复杂等特点,提出了一种智能优化运行控制算法模型。通过采集源、网、负荷侧数据,考虑天气的影响,建立负荷预测模型;根据运行边界条件,确立多目标优化函数,在各种能源需求、能源价格的约束下,基于混合粒子群算法实现综合能源服务系统智能优化运行。以某科技园区楼宇型综合能源服务系统为例,采用智能优化运行方案后,能源综合效率提升了6.51百分点,自耗电减少了2.24%,有效提高了系统运行的经济性。关键词:综合能源服务;智能优化运行;混合粒子群算法;负荷预测;能源综合效率;碳中和中图分类号:TK01+8文献标志码:A文章编号:2097-0706(2022)02-0042-07Abstract:Withtheimplementationofthegoalsofcarbonpeakandcarbonneutrality,theintegratedenergyprojectsarebooming.Todealwiththestrongcoupling,numerousboundaryconstraints,volatileuserloadandcomplexoperationmodesofintegratedenergyservicesystems,anintelligentoptimizedoperationandcontrolalgorithmisproposedforthesystems.Aloadforecastingmodelisestablishedbytakingthecollecteddatafromsource,networkandloadsideaswellasweatherconditionsintoconsideration.Accordingtotheboundaryconditions,amulti-objectiveoptimizationfunctionisestablished.Itrealizestheoptimizedoperationofbuilding-typeintegratedenergyservicesystemsundertheconstraintsofdemandandpricebytakingmixedparticleswarmoptimizationalgorithm.Takingademonstrativebuilding-typeintegratedenergyservicesysteminanindustrialparkasanexample,theeconomyofthesystemhasbeeneffectivelyimprovedbytheoptimizedoperationstrategywitha6.51percentincreaseofthecomprehensiveenergyefficiencyanda2.24%decreaseoftheauxiliarypowerratio.Keywords:integratedenergyservice;intelligentoptimizedoperation;mixedparticleswarmoptimizationalgorithm;loadforecasting;comprehensiveenergyefficiency;carbonneutrality0引言随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,综合能源服务项目的建设由小范围试点向全国范围推广。综合能源系统是与能源服务升级、多种能源互补发展、可再生能源大规模应用和综合能效提升等相伴而生的。综合能源服务面向能源系统终端,以用户需求为导向,通过集成多种能源系统,提高能源的互补利用,使用户用能满意度得到提升。综合能源服务旨在提供符合能源发展方向、契合用户实际需求、提升综合能源利用率的能源系统解决方案,是推动能源革命的重要举措[1-4]。欧洲最早提出综合能源系统概念并付诸实施,早在欧盟第五框架(FP5)中就提及[5],如分布式发电、运输和能源(DistributedGenerationTransportandEnergy,DGTREN)项目、Energie项目及Microgrid项目对综合能源系统进行研究,侧重能源协调、协同优化及靠近用户侧开发。美国注重综合能源智能管理相关理论技术的研发,美国能源部2001年即提出了综合能源系统、智能管理系统的建设,注重各类能源系统间的协调配合。日本的综合能源管理系统则致力于引导能源结构优化,促进可再生能源规模化开发,这与日本能源严重依赖进口的现状密不可分。我国综合能源服务尚处于起步阶段,冷、热、DOI:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.02.007收稿日期:2021-10-28;修回日期:2021-12-24基金项目:中国华电科工科技项目(CHECKJ20-01-09)第2期张爱平,等:楼宇型综合能源服务系统智能优化运行研究电、气各自独立供应,缺乏整体协调管理,存在能效低、运营成本高等问题。综合能源服务系统贴近用户侧,供能负荷需要实时与用户需求相匹配,而用户负荷变化大,导致运行方式复杂[6-10];同时,综合能源系统机组耦合性强,边际效益条件影响因素多[11-16]。因此,需采用一套智能化控制系统,用高度集成的智能化控制设备取代人工操作,快速响应用户负荷需求变化,保障系统安全、经济运行。楼宇型综合能源服务系统服务于园区内建筑楼宇智慧用能需求,楼宇用能具有季度性、时段性等特点。优化运行系统要实现供能与楼宇侧用能一体化数据通信,协调优化控制以及源、网、荷友好互动等功能。本文以某楼宇型综合能源服务示范项目为例,对综合能源服务系统优化运行控制策略进行研究,为类似项目提供参考。1系统概述示范项目位于北京市某科技园区,为AB座、CD座、EFG座、HI座4栋独立楼座供冷、热、电、生活热水,建筑规模为:地上约17万m2,地下约8万m2。综合能源供能系统包括天然气冷热电三联供系统、太阳能生活热水系统、光储系统及低温烟气余热回收系统。其中天然气冷热电三联供系统建设2台3.300MW级内燃机+2台烟气热水型余热溴化锂机组(制冷2×2.908MW,供热2×1.257MW(不含缸套水热量))+2台离心式电制冷机(供冷2×1.800MW)+1台直燃机(供冷3.490MW,供热2.800MW)+1台直燃机(供冷3.490MW,供热2.800MW,供生活热水1.100MW),为园区供冷、热、电及生活热水。太阳能生活热水集热器位于H座屋顶,共44组,作为酒店生活热水的补充供应源。光伏装机容量为187.22kWp,储能装机为100kW/240kW·h,光伏发电直接接入大楼低压配电系统。低温烟气余热回收系统为2套内燃机组+1台热泵机组及其辅助设备,每套内燃机组烟道设置1套烟气板式换热器。园区综合能源服务示范项目自2020年开始策划实施,计划2021年年底完成建设。通过示范项目的建设,实现综合能源服务系统的优化运行。2研究目标楼宇型综合能源服务系统通过采集园区楼宇侧、管网侧数据建立负荷预测模型,利用大数据分析历史用能数据,找出负荷随季节和时间的变化规律;同时,结合天气预报信息,通过已建立的负荷预测模型,给出冷、热、电、生活热水24h负荷预测曲线并根据实时负荷不断进行修正。在园区能源需求、供能设备运行、外购市电及天然气价格等边界条件的约束下,通过建立多目标函数,实现负荷分配寻优,给出设备组合运行策略。3优化运行技术方案设计原则优化运行技术方案决定了示范项目的运行模式以及各种运行模式下的优化运行策略,设置以下设计原则:(1)天然气供应不受限制,满足机组不同负荷工况下天然气的需求;(2)园区电采用并网上网模式,即园区多余电可以上网,不足电力可以从电网购买市电;(3)在满足园区负荷需求的条件下,尽可能提高可再生能源利用率;(4)提高综合能源利用,余热要尽可能利用;(5)提高园区供能系统运行的经济性;(6)结合项目设备特点,限制部分设备的最低负荷。4联供系统介绍联供设备主要由动力设备、余热利用设备、调峰设备、多能互补系统及相关辅助设备构成。本项目动力设备采用2套燃气内燃发电机组,1台内燃机对应1台烟气热水型溴化锂机组(余热机)。内燃机的缸套水和烟气余热经三通阀连接至余热机,通过调节缸套水、烟气三通阀的开度,可分别调节余热机缸套水及烟气的送入量,即可调节余热机的负荷。2台余热机冬季可供空调热水,夏季可供空调冷水;同时,余热机集成了生活热水板式换热器,充分吸收烟气的余热,冬季设置低温烟气深度利用系统,利用低温烟气驱动热泵,制取空调热水。H座屋顶太阳能生活热水系统充分利用可再生能源,供给酒店生活热水系统。AB座屋顶布置的分布式光伏系统为示范光储系统,配置储能系统。调峰设备配置2台电制冷机组、2台直燃机组,2台直燃机组可供空调冷热水,其中一台机组还可供生活热水。系统配置了集成化板式换热器,当室外温度低于5℃时,获得空调冷水,对数据机房供冷。示范项目联供系统结构如图1所示。5负荷预测模型设计针对不同的负荷,结合具体负荷特点进行负荷预测;同时,根据不同负荷的运行时间进行分段和分类预测。负荷预测模型主要计算步骤如下:(1)获取冷、热、电、生活热水负荷历史记录;(2)分析冷、热、电、生活热水负荷历史记录;(3)确定趋势因子(根据历史记录做出趋势曲线);(4)确定日内(工作时间段)··43第44卷和季节性方案;(5)预测负荷需求;(6)计算负荷预测误差以及负荷与季节的相关性;(7)将负荷预测转换至计划期段;(8)模型不断修正验算,直至满足预期结果。负荷预测主要用于预测各类负荷在未来一段时间的变化情况,以便合理安排机组运行方式和机组的负荷调整方式,优化、控制负荷。负荷预测子系统的预测对象有冷、热、电、生活热水负荷,预测内容包括各类负荷的峰谷时刻和持续时间、典型日24h负荷、短时内的精确负荷预测等,具体负荷预测流程如图2所示。5.1电负荷预测电负荷预测采用基于线性外推法的短期负荷预测方法,该方法的数学模型为Ptn=Ptn-1+ΔP=Ptn-1+vΔt,(1)tn=tn-1+Δt,(2)式中:Ptn-1为tn-1时刻的负荷值;Ptn为tn时刻的负荷值;ΔP为待求时刻的负荷变化值;v为待求时刻的负荷变化速率。5.2冷热负荷预测冷热负荷要结合楼宇型综合能源的特性来考虑。影响冷热负荷的参数可以分为2类:第1类是自由属性参数,包括建筑的朝向、墙体和窗户的热阻、窗墙比等,建筑建造好后这类参数几乎不变;第2类是运行属性参数,包括建筑的工作时间段、人员安排、人体舒适度要求、内部热源(如照明等用电设备)等。建立夏冬季单位面积平均冷热负荷数学模型Qc=Qc,baTcéë1+Gc(θ)Sc(θ)k1+k2Sc(t)(Gc(r)+Gc(Rwa)+Gc(Rwi))ùû,(3)Qh=Qh,baThéë1+Gh(θ)Sh(θ)k1+k3Sh(t)(Gh(r)+Gh(Rwa)+Gh(Rwi))ùû,(4)式中:Qc,Qh为夏季和冬季单位面积平均冷、热负荷,W/m2;Qc,ba为冷负荷基准值,按6—8月制冷需求计算,实际基准值可按具体时段进行调整;Tc为工作时段制冷量比例系数之和;θ为建筑正南方向与地理正南方向的夹角;Gc(θ)为制冷季建筑的朝向对制冷的影响;Sc(θ)为制冷时间段辐射系数之和;Sc(t)为制冷时间段温差系数之和;Gc(r)为窗墙比对冷负荷的影响系数;Gc(Rwa)为外墙热阻对冷负荷的影响系数;Gc(Rwi)为窗户热阻对冷负荷的影响系数;Qh,ba为热负荷基准值,按12—2月热需求计算,实际基准值可按具体时段进行调整;Th为工作时段制热量比例系数之和;Gh(θ)为制冷季建筑朝向对制热的影响;Sh(θ)为制热时段辐射系数之和;Sh(t)为制热时段温差系数之和;Gh(r)为窗墙比对热负荷的影响系数;Gh(Rwa)为外墙热阻对热负荷的影响系数;Gh(Rwi)为窗户热阻对热负荷的影响系数;k1为辐射转换系数;k2,k3为墙体冷、热传导系数。6智能优化运行方案设计6.1智能优化系统功能智能优化系统负责信息的采集、通信及优化策略的寻优与显示。系统采集综合能源、空调管网、用户侧的数据,设有负荷预测、机组性能计算、负荷L'图1联供系统结构Fig.1StructureofthecogenerationsystemP15图2负荷预测流程Fig.2Processofloadforecasting··44第2期张爱平,等:楼宇型综合能源服务系统智能优化运行研究优化指令分配、机组状态监测、机组特性曲线在线学习等功能模块。智能优化系统基本策略是通过采集源、网、荷侧信息,预测未来24h负荷需求,完成机组特性曲线的学习、机组性能计算,进一步实现机组负荷的最优分配并下达各负荷指令和设定参数到相关设备。具体运行优化策略如下:智能优化系统采集综合能源源侧分散控制系统(DCS)和设备信息数据,网络服务器采集空调管网数据、用户用能数据、天气数据等负荷相关数据,智能优化系统通过智能学习算法,完成整个综合能源系统主要设备运行特性的学习;采用智能寻优算法完成机组最优运行模式分析;通过优化控制器向DCS发送优化控制指令(包括负荷优化分配指令、供热/供冷方式优化与调控指令),调整机组的运行模式,通过网络服务系统发布综合能源系统及空调管网的最佳运行优化策略给运行值班人员,从而实现综合能源系统的整体优化控制,达到高效低耗、经济匹配、可靠安全的运行目的。6.2优化技术路线在考虑能源市场、能源资源供需平衡和设备可利用性等因素的基础上确定技术路线,建立混合整数线性规划(Mixed-IntegerLinearProgramming,MILP)模型,如图3所示。优化内容包括最优设备组合、最优设备负荷、最优运行策略,以经济成本最小为第1优化目标,节能和环境指数为第2优化目标。6.3确立优化目标函数优化可分为单目标优化和多目标优化,综合能源系统中能源的协同优化多为多目标优化,求解多目标优化问题的解法较多,基于分解的多目标进化算法就是一种常用解法。相比于一般的数学优化方法,基于分解的多目标进化算法在解决非线性整数规划问题以及多维目标优化问题上具备很大的优势。一般情况下,多目标优化问题可描述为F(X)=Optimal(f1(x),f2(x),⋯,fm(x)),(5)式中:X∈Ω,f∈Θ,实现从n维向量到m维向量的转换,如图4所示;Ω,Θ为n及m维向量域。6.4智能优化运行计算模型6.4.1寻优目标函数(1)全年总运行成本Csys_year,目标是Csys_year最小。Csys_year=∑n=14(∑t=124(Ce_net(t)+∑l=1mClconvert(t)+∑j=1kCjstorage(t))Tan,(6)式中:Csys_year为综合能源系统的全年总运行成本;Ce_net(t),Clconvert(t),Cjstorage(t)分别为外部能源供应成本、能源转换设备成本、储能总运行成本;Tan为该典型日在每季度所占的天数;n表示第n个季度;l为能源转换设备;j为储能设备。(2)一天24h时序优化目标函数,目标是使供能成本最小,尽可能利用可再生能源循环制取生活热水、光伏发电。Csys_day=∑t=124(Ce_net(t)+∑l=1mClconvert(t)+∑j=1kCjstorage(t)),(7)式中:Csys_day为一天24h供能成本。6.4.2优化约束条件(1)能量平衡约束条件。1)电力平衡。园区上下网电功率、光伏发电功率、内燃机组发电功率、储能放电功率之和,满足厂用电负荷、园区用电负荷及充电负荷之和。Pe_net(t,a)+Ppv(t,a)+Pmt(t,a)+Pdis(t,a)=Pe(t,a)+Pchar(t,a)+Pauxi(t,a),(8)式中:Pe_net(t,a)为电网上下网电功率,下网为正,上网为负;Ppv(t,a)为园区光伏发电功率;Pmt(t,a)为园区内燃机发电功率;Pdis(t,a)为园区储能充电功率;Pe(t,a)为园区用电负荷;Pchar(t,a)为园区充电负//7}Em图4决策向量转换Fig.4Transformationofthedecisionvector-),0图3综合能源系统智能优化技术路线Fig.3Roadmapoftheintelligentoptimizationtechnologyfortheintegratedenergysystem··45第44卷荷,包含储能电池和充电桩;Pauxi(t,a)为厂用电负荷;a表示某天;t表示某时刻。2)空调热水平衡。Qh,yr(t,a)+Qh,bh(t,a)+Qh,zr(t,a)=Qh(t,a),(9)式中:Qh,yr(t,a)为余热机组热负荷;Qh,bh(t,a)为板换热负荷;Qh,zr(t,a)为直燃机组热负荷;Qh(t,a)为园区热负荷需求。3)空调冷冻水平衡。Qc,yr(t,a)+Qc,dz(t,a)+Qc,zr(t,a)=Qc(t,a),(10)式中:Qc,yr(t,a)为余热机组冷负荷;Qc,dz(t,a)为电制冷机组冷负荷;Qc,zr(t,a)为直燃机组冷负荷;Qc(t,a)为园区冷负荷需求。4)生活热水平衡。Qs_sun(t,a)+Qs_sbh(t,a)+Qs_ybh(t,a)=Qs_h(t,a),(11)式中:Qs_sun(t,a)为太阳能生活热水负荷;Qs_sbh(t,a)为生活热水水水板式换热器负荷;Qs_ybh(t,a)为生活热水烟气板式换热器负荷;Qs_h(t,a)为园区生活热水负荷需求。(2)能源转换设备运行约束条件:每台设备在最低负荷和满负荷之间运行。(3)能源价格约束:在优化决策过程中,考虑电力峰谷电价和燃气价格进行能源平衡。6.4.3优化寻优方法粒子群算法(ParticleSwarmOptimization,PSO)是求解优化问题的常用方法,它具有收敛速度快、计算量小、易于实现等优点,但也有早熟收敛、维数灾难、易陷入局部极值等缺点[17-20]。为避免PSO的缺点,采用如下解决办法。(1)调整PSO的参数来平衡算法的全局探测和局部开采能力。(2)设计不同类型的拓扑结构,改变粒子学习模式,从而提高种群的多样性。(3)将PSO和其他优化算法结合,形成混合PSO算法。根据园区能源系统的特点,采用混合PSO算法策略来寻优。算法的基本思想是,采取一种机制,当陷入局部最优或发生早熟时,能够跳出此局部区域并进入解空间的其他区域继续进行搜索,直到找到全局最优解。算法具体流程如图5所示。引入种群的适应度方差σ2反映粒子的聚集程度:σ2越小,空间中的粒子越收缩于局部;σ2越大,空间中粒子的多样性越好。σ2=∑i=1n()fi-favg2∕n,(12)式中:n为粒子个数;fi为第i个粒子的适应度;favg为前i个粒子适应度的平均值。变异机制gbest(i+1)=gbest(i)(1+μ),(13)式中:gbest(i)为局部最优值;μ为随机变量。在算法运行过程中,找到最优值后,进行一个是否是局部最优的判断,如果是局部最优就随机改变这个粒子的位置,从而让粒子进入其他区域进行搜索。在搜索过程中,算法可能发现新的个体极值以及全局极值,然后再进行一次是否满足平衡约束的判断,最终找到全局最优解。实时优化调度模型中,采集实时负荷值并通过优化计算得到各机组出力指令值,每次求解变量相对较少,此时采用混合PSO算法能够较好地解决非线性少变量的优化问题。混合PSO优化算法主要包括产生初始解、计算目标函数值、计算约束条件下的函数值、计算适应度值、筛选最优粒子、粒子向最优粒子移动等步骤。能源站空调水温度和发电机出力可调节,使用混合PSO算法求解,以空调水温度和发电机功率作为决策变量,以经济性为核心目标函数,同时考虑环境温度、机组效率、水泵功耗与供回水温差,得到最优解决方案,即最优控制策略。RAND;=图5混合PSO算法流程Fig.5FlowchartofthemixedPSOalgorithm··46第2期张爱平,等:楼宇型综合能源服务系统智能优化运行研究7负荷预测及优化运行基于园区冷、热、电、生活热水特点建立负荷预测模型,同时结合外界环境温度,绘制全天24h负荷预测曲线,如图6—8所示。由图6—8可以看出,负荷预测值与实际值的偏差控制在10%以内。根据冷、热负荷的需求,参考负荷预测值,在满足所考核的能源利用效率的前提下,以实现能源站经济效益最优为目标,对各供能设备及冷热网进行动态负荷优化分配,给出动态优化分配策略,调整设备运行组合方式及负荷参数。初步优化结果显示:通过烟气余热深度利用,可节约直燃机供空调热水的能耗,高峰时段每小时可节约50m3天然气;通过减少余电上网,可提高能源经济效益;供能初期,通过调整供能参数,实现大温差小流量供能,可节约天然气耗量及厂用电量。2021年该园区采用优化运行方案后,与2019年相比,年能源综合效率提升了6.51百分点,自耗电减少了2.24%,见表1。智能优化前期先开环运行,后期逐步闭环运行,直接自动调整、控制设备运行,减少人为干预。后期会进一步结合外界天气情况,优化冷塔运行,节约冷塔耗电量。8结论本文结合楼宇综合能源服务系统的建筑用能特性,考虑季节及时段等特点,同时结合外界天气状况,建立了冷、热、电、生活热水负荷预测模型。源侧根据多能互补系统特点,考虑设备运行特性曲线、能源价格等边界条件,建立优化目标函数,优化寻优算法,实现运行优化方案的寻优。目前,该优化系统还在不断自学习过程中,后期通过现场实际运行积累的数据,进一步优化调整负荷预测及优化运行算法,逐步细化每个设备的运行参数,为提高项目运行的经济性创造更大空间,以期能为类似项目的优化运行提供借鉴。参考文献:[1]张运洲,代红才,吴潇雨,等.中国综合能源服务发展趋势与关键问题[J].中国电力,2021,54(2):1-9.ZHANGYunzhou,DAIHongcai,WUXiaoyu,etal.DevelopmenttrendsandkeyissuesofChina'sintegratedenergyservices[J].ElectricPower,2021,54(2):1-9.[2]张宁,薛美美,吴潇雨,等.国内外能源转型比较与启示[J].中国电力,2021,54(2):113-115.ZHANGNing,XUEMeimei,WUXiaoyu,etal.Comparisonandenlightenmentofenergytransitionbetweendomesticandinternational[J].ElectricPower,2021,54(2):113-115.[3]韩峰,张衍国,严矫平,等.综合能源服务业务和合作模式[J].华电技术,2019,41(11):1-4.HANFeng,ZHANGYanguo,YANJiaoping,etal.Integratedenergyserviceandcooperationmodes[J].HuadianTechnology,2019,41(11):1-4.[4]张运洲.我国综合能源服务一体化发展模式研究[J].中国电力企业管理,2019(13):37-41.[5]何鑫,尹璐,涂彬,等.我国综合能源服务的现状与发展趋势[J].中国电力企业管理,2020(11):51-53.[6]FUY,LINHY,MACP,etal.Effect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