能源系统大数据分析理论与实-6.优化方法 上.docxVIP

能源系统大数据分析理论与实践第六节

优化方法（上）

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提纲

o总论

o能源系统评价指标

o能源系统建模方法

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背景:能源系统优化需求

综合能源系统：对冷、热、气、电等各种能源的分配、转化、存储、消费等环节有机协调与优化，进而形成的能源产供消一体化的系统

背景:能源系统优化需求

区域供热供冷系统：一种大规模复杂热力系统，包括热源、冷源、流体输配管网和冷热负荷，具有大惰性、大滞后、非线性等特性

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图片来源：联合国环境规划署.城市区域能源[R].2015.

冷机发电机智能电网基于消防水池的水蓄冷吸收式冷机

冷机

发电机

智能电网

基于消防水池的水蓄冷吸收式冷机

太阳能发电

案例:净零能耗建筑系统的优化设计与优化控制

基于模型预测控制方法（MPC）的分布式能源优化控制

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YangZhao,YuehongLu,ChengchuYanandShengweiWang.2015.MPC-basedoptimalschedulingofgrid-connectedlowenergybuildingswiththermalenergystorages.EnergyandBuildings86:415-426.

案例:净零能耗建筑系统的优化设计与优化控制

该案例的目标：保证供需平衡的前提下，实现用能成本最优

产电用电策略

电网价格高的时候向电网卖多余的电

蓄冷用冷策略

电网价格高的时候放冷电网价格低

电网价格高的时候放冷

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YangZhao,YuehongLu,ChengchuYanandShengweiWang.2015.MPC-basedoptimalschedulingofgrid-connectedlowenergybuildingswiththermalenergystorages.EnergyandBuildings86:415-426.

案例:净零能耗建筑系统的优化设计与优化控制

决策变量

目标函数 约束条件一

优化算法（求解器）

优化算法（求解器）

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YangZhao,YuehongLu,ChengchuYanandShengweiWang.2015.MPC-basedoptimalschedulingofgrid-connectedlowenergybuildingswiththermalenergystorages.EnergyandBuildings86:415-426.

案例:净零能耗建筑系统的优化设计与优化控制

约束条件1:各组件模型

约束条件1:各组件模型

储能模型

电制冷机模型

发电机组模型

吸收式制冷机模型

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YangZhao,YuehongLu,ChengchuYanandShengweiWang.2015.MPC-basedoptimalschedulingofgrid-connectedlowenergybuildingswiththermalenergystorages.EnergyandBuildings86:415-426.

案例:净零能耗建筑系统的优化设计与优化控制

约束条件2:守恒定律和变量取值范围

约束条件2:守恒定律和变量取值范围

电量守恒

能量守恒

各组件的

产能上下限

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YangZhao,YuehongLu,ChengchuYanandShengweiWang.2015.MPC-basedoptimalschedulingofgrid-connectedlowenergybuildingswiththermalenergystorages.EnergyandBuildings86:415-426.

能源领域优化方法概述

常用优化方法

常用优化方法

启发式优化算法数学规划算法

启发式优化算法

数学规划算法

基于直观经验构造,在可接受的

基于直观经验构造,在可接受的计算成本和时间成本下给出可行解

概念

遵循一定的约束条件下让目标函数达到最大值或最小值

遗传算法粒子群算法模拟退火算法分类优点：

遗传算法

粒子群算法

模拟退火算法

分类

优点：

算法原理简单

易于个性化修改

计算效率高缺点：

不能保证获得最优解

算法性能易受参数影响

线性规划

非线性规划

混合整数线性规划

混合整数非线性规划

优缺点01优点：

优缺点

0

1

优点：

具有可解释性

可靠