考虑综合需求响应的综合能源系统多目标优化调度

作     者：张华毅 

作者单位：南昌大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张忠会;胡昌生

授予年度：2024年

学科分类：080702[工学-热能工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：综合能源系统 综合需求响应 NSGA-Ⅱ算法 多目标优化 

摘      要：随着科技不断进步,人类社会对能源的需求越来越大,以石油、天然气为主的传统化石能源储量终归是有限的,导致能源短缺和环境污染问题愈发严峻。为了解决这两大难题,广大学者致力于能源利用率的提升与清洁能源的开发。而综合能源系统能够将多种能源进行整合优化,对能源合理分配,实现能源的梯级利用,降低能源消耗和污染排放。本文以综合能源系统为主要研究对象,从能源侧和用户侧全面考虑系统的优化调度问题,以期进一步发挥系统的优势,提高综合能源系统的经济性和降低环境成本。本文的主要研究内容如下: 首先,本文构建了一种电-热-气联供型综合能源系统框架,以此为基础展开深入研究。同时,本文详细介绍了系统内各出力单元的特性并建立了相应的数学模型。为深入挖掘负荷侧需求响应的潜力、探索需求响应策略对系统优化调度的影响,本文考虑对电、热、气负荷施行需求响应策略,根据电负荷与气负荷具有的相同商品属性,建立了价格型需求响应模型;根据热负荷的柔性调节能力和热惯性的特性,建立了热负荷需求响应模型。 其次,本文对求解多目标问题的算法进行了深入研究。针对NSGA-Ⅱ算法分布性和收敛性的不足,采用了两种改进策略对其进行优化,得到改进后的INSGA-Ⅱ算法。通过对改进前后算法求解ZDT系列函数的Pareto解集进行对比,同时对GD、SP、HV三个性能指标进行对比,验证了改进策略提高算法性能的有效性。 最后,本文以系统的经济成本和环境成本为目标函数,构建多目标优化调度模型,采用改进后的INSGA-Ⅱ算法求解。对考虑不同需求响应策略的优化调度结果进行分析,验证了考虑电-热-气综合需求响应策略在优化负荷曲线和提高系统性能上优于其他需求响应策略。同时,对得到的最优调度方案系统内各设备出力情况进行分析,验证了优化调度方案的合理性。