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一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化方法和裝置與流程

文檔序號(hào):40522798發(fā)布日期:2024-12-31 13:32閱讀:12來(lái)源:國(guó)知局
一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化方法和裝置與流程

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī),特別涉及人工智能,尤其涉及一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化方法和裝置。


背景技術(shù):

1、隨著能源需求的增加和環(huán)境問(wèn)題的嚴(yán)峻,如何提高能源利用效率、減少污染排放成為研究的重要課題。熱電聯(lián)供系統(tǒng)以其高效、環(huán)保等特性受到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。然而,作為一種復(fù)雜的、高度耦合的供熱供電系統(tǒng)其在運(yùn)行過(guò)程中存在諸多問(wèn)題。熱電聯(lián)供系統(tǒng)的電負(fù)荷和熱負(fù)荷需求往往受到外界環(huán)境和用戶需求的影響,具有較大的波動(dòng)性。這種波動(dòng)性對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和優(yōu)化控制提出了挑戰(zhàn)。同時(shí),熱電聯(lián)供系統(tǒng)涉及多個(gè)能源形式的轉(zhuǎn)換與傳遞,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,控制難度大。

2、相關(guān)技術(shù)中,主要通過(guò)支持向量機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、長(zhǎng)短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等機(jī)器學(xué)習(xí)算法和梯度下降法、牛頓法、遺傳算法、粒子群優(yōu)化算法等優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化,但負(fù)荷預(yù)測(cè)影響因素眾多,受用戶自主性影響較大,且關(guān)于用戶的負(fù)荷預(yù)測(cè)包括用電負(fù)荷預(yù)測(cè)和用熱負(fù)荷預(yù)測(cè),其耦合特性過(guò)強(qiáng),通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)器學(xué)習(xí)方法無(wú)法滿足負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性要求。此外,由于熱電聯(lián)供系統(tǒng)各設(shè)備間復(fù)雜的耦合特性,傳統(tǒng)的尋優(yōu)算法耗時(shí)量大,且易陷入局部最優(yōu),也浪費(fèi)了過(guò)多的計(jì)算資源。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化方法,通過(guò)多任務(wù)學(xué)習(xí)和改進(jìn)的優(yōu)化算法進(jìn)行電熱負(fù)荷特性分析并進(jìn)行解耦分布式優(yōu)化分解,從而實(shí)現(xiàn)尋求全局最優(yōu)解,提高計(jì)算效率,滿足負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性要求,節(jié)約計(jì)算耗時(shí)和計(jì)算資源,提高計(jì)算效率。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化裝置。本發(fā)明的再一個(gè)目的在于提供一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。本發(fā)明的還一個(gè)目的在于提供一種計(jì)算機(jī)設(shè)備。

2、為了達(dá)到以上目的,本發(fā)明一方面公開了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化方法,包括:

3、獲取熱電聯(lián)供系統(tǒng)中的能源數(shù)據(jù);

4、基于多任務(wù)學(xué)習(xí),對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè),生成預(yù)測(cè)的發(fā)電供熱數(shù)據(jù);

5、通過(guò)各供熱機(jī)組的電熱負(fù)荷特性曲線,根據(jù)發(fā)電供熱數(shù)據(jù)和能源數(shù)據(jù),構(gòu)建系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù)和約束條件;

6、通過(guò)改進(jìn)的優(yōu)化算法,根據(jù)約束條件,對(duì)系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解,完成對(duì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化。

7、優(yōu)選的,基于多任務(wù)學(xué)習(xí),對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè),生成預(yù)測(cè)的發(fā)電供熱數(shù)據(jù),包括:

8、對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理,生成歸一化后的能源特征;

9、通過(guò)長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò),根據(jù)歸一化后的能源特征,生成第一輸出結(jié)果;

10、通過(guò)注意力機(jī)制,對(duì)第一輸出結(jié)果進(jìn)行計(jì)算,生成第二輸出結(jié)果;

11、對(duì)第二輸出結(jié)果進(jìn)行反歸一化處理,生成發(fā)電供熱數(shù)據(jù)。

12、優(yōu)選的,通過(guò)各供熱機(jī)組的電熱負(fù)荷特性曲線,根據(jù)發(fā)電供熱數(shù)據(jù)和能源數(shù)據(jù),構(gòu)建系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù)和約束條件,包括:

13、根據(jù)發(fā)電供熱數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的影響因素系數(shù),構(gòu)建系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù);

14、根據(jù)電熱負(fù)荷特性曲線和發(fā)電供熱數(shù)據(jù),構(gòu)建約束條件。

15、優(yōu)選的,發(fā)電供熱數(shù)據(jù)包括風(fēng)力發(fā)電功率、光伏發(fā)電功率、機(jī)組電負(fù)荷、燃煤機(jī)組發(fā)電功率、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電功率;

16、能源數(shù)據(jù)包括棄風(fēng)電量、棄光電量、上網(wǎng)電價(jià)、燃煤機(jī)組電功率、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組電功率、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱功率、燃煤機(jī)組數(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組數(shù)、燃煤機(jī)組碳排放量、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組碳排放量、調(diào)峰時(shí)間、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱功率、電鍋爐供熱功率;

17、影響因素系數(shù)包括棄風(fēng)懲罰系數(shù)、棄光懲罰系數(shù)、燃煤機(jī)組煤耗系數(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組煤耗系數(shù)、燃煤機(jī)組碳排放系數(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組碳排放系數(shù)、碳排放配額、機(jī)組的多檔調(diào)峰補(bǔ)償邊界、供熱價(jià)格、機(jī)組的多檔調(diào)峰補(bǔ)償報(bào)價(jià);

18、根據(jù)發(fā)電供熱數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的影響因素系數(shù),構(gòu)建系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù),包括:

19、根據(jù)棄風(fēng)電量、上網(wǎng)電價(jià)和棄風(fēng)懲罰系數(shù),生成棄風(fēng)懲罰費(fèi)用;

20、根據(jù)棄光電量和棄光懲罰系數(shù),生成棄光懲罰費(fèi)用;

21、根據(jù)燃煤機(jī)組電功率、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組電功率、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱功率、燃煤機(jī)組數(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組數(shù)、燃煤機(jī)組煤耗系數(shù)和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組煤耗系數(shù),生成煤耗費(fèi)用;

22、根據(jù)燃煤機(jī)組碳排放量、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組碳排放量、燃煤機(jī)組碳排放系數(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組碳排放系數(shù)和碳排放配額,生成供熱機(jī)組碳交易費(fèi)用;

23、根據(jù)機(jī)組電負(fù)荷、調(diào)峰時(shí)間、機(jī)組的多檔調(diào)峰補(bǔ)償邊界和機(jī)組的多檔調(diào)峰補(bǔ)償報(bào)價(jià),生成調(diào)峰補(bǔ)償;

24、根據(jù)上網(wǎng)電價(jià)、風(fēng)力發(fā)電功率、光伏發(fā)電功率、燃煤機(jī)組發(fā)電功率和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電功率,生成電價(jià)收益;

25、根據(jù)供熱價(jià)格、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱功率和電鍋爐供熱功率,生成供熱收益;

26、根據(jù)棄風(fēng)懲罰費(fèi)用、棄光懲罰費(fèi)用、煤耗費(fèi)用、供熱機(jī)組碳交易費(fèi)用、調(diào)峰補(bǔ)償、電價(jià)收益和供熱收益,生成系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù)。

27、優(yōu)選的,約束條件包括系統(tǒng)電功率平衡約束、系統(tǒng)熱功率平衡約束和各熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行邊界約束;

28、根據(jù)電熱負(fù)荷特性曲線和發(fā)電供熱數(shù)據(jù),構(gòu)建約束條件,包括:

29、根據(jù)風(fēng)力發(fā)電功率、光伏發(fā)電功率、燃煤機(jī)組發(fā)電功率和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電功率,生成系統(tǒng)電功率平衡約束;

30、根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱功率和電鍋爐供熱功率,生成系統(tǒng)熱功率平衡約束;

31、根據(jù)電熱負(fù)荷特性曲線,生成各熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行邊界約束。

32、優(yōu)選的,改進(jìn)的優(yōu)化算法包括交替方向乘子法和量子粒子群優(yōu)化算法;

33、通過(guò)改進(jìn)的優(yōu)化算法,根據(jù)約束條件,對(duì)系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解,完成對(duì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化,包括:

34、通過(guò)交替方向乘子法,根據(jù)系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù)和約束條件進(jìn)行解耦處理,生成多個(gè)子函數(shù)方程;

35、通過(guò)量子粒子群優(yōu)化算法,對(duì)每個(gè)子函數(shù)方程進(jìn)行優(yōu)化求解,生成最優(yōu)解,完成對(duì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化。

36、本發(fā)明還公開了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化裝置,包括:

37、獲取單元,用于獲取熱電聯(lián)供系統(tǒng)中的能源數(shù)據(jù);

38、預(yù)測(cè)單元,用于基于多任務(wù)學(xué)習(xí),對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè),生成預(yù)測(cè)的發(fā)電供熱數(shù)據(jù);

39、函數(shù)構(gòu)建單元,用于通過(guò)各供熱機(jī)組的電熱負(fù)荷特性曲線,根據(jù)發(fā)電供熱數(shù)據(jù)和能源數(shù)據(jù),構(gòu)建系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù)和約束條件;

40、優(yōu)化求解單元,用于通過(guò)改進(jìn)的優(yōu)化算法,根據(jù)約束條件,對(duì)系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解,完成對(duì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化。

41、優(yōu)選的,預(yù)測(cè)單元,具體用于對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理,生成歸一化后的能源特征;通過(guò)長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò),根據(jù)歸一化后的能源特征,生成第一輸出結(jié)果;通過(guò)注意力機(jī)制,對(duì)第一輸出結(jié)果進(jìn)行計(jì)算,生成第二輸出結(jié)果;對(duì)第二輸出結(jié)果進(jìn)行反歸一化處理,生成發(fā)電供熱數(shù)據(jù)。

42、優(yōu)選的,函數(shù)構(gòu)建單元,具體用于根據(jù)發(fā)電供熱數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)的影響因素系數(shù),構(gòu)建系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù);根據(jù)電熱負(fù)荷特性曲線和發(fā)電供熱數(shù)據(jù),構(gòu)建約束條件。

43、優(yōu)選的,發(fā)電供熱數(shù)據(jù)包括風(fēng)力發(fā)電功率、光伏發(fā)電功率、機(jī)組電負(fù)荷、燃煤機(jī)組發(fā)電功率、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電功率;

44、能源數(shù)據(jù)包括棄風(fēng)電量、棄光電量、上網(wǎng)電價(jià)、燃煤機(jī)組電功率、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組電功率、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱功率、燃煤機(jī)組數(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組數(shù)、燃煤機(jī)組碳排放量、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組碳排放量、調(diào)峰時(shí)間、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱功率、電鍋爐供熱功率;

45、影響因素系數(shù)包括棄風(fēng)懲罰系數(shù)、棄光懲罰系數(shù)、燃煤機(jī)組煤耗系數(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組煤耗系數(shù)、燃煤機(jī)組碳排放系數(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組碳排放系數(shù)、碳排放配額、機(jī)組的多檔調(diào)峰補(bǔ)償邊界、供熱價(jià)格、機(jī)組的多檔調(diào)峰補(bǔ)償報(bào)價(jià);

46、函數(shù)構(gòu)建單元,具體用于根據(jù)棄風(fēng)電量、上網(wǎng)電價(jià)和棄風(fēng)懲罰系數(shù),生成棄風(fēng)懲罰費(fèi)用;根據(jù)棄光電量和棄光懲罰系數(shù),生成棄光懲罰費(fèi)用;根據(jù)燃煤機(jī)組電功率、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組電功率、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱功率、燃煤機(jī)組數(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組數(shù)、燃煤機(jī)組煤耗系數(shù)和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組煤耗系數(shù),生成煤耗費(fèi)用;根據(jù)燃煤機(jī)組碳排放量、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組碳排放量、燃煤機(jī)組碳排放系數(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組碳排放系數(shù)和碳排放配額,生成供熱機(jī)組碳交易費(fèi)用;根據(jù)機(jī)組電負(fù)荷、調(diào)峰時(shí)間、機(jī)組的多檔調(diào)峰補(bǔ)償邊界和機(jī)組的多檔調(diào)峰補(bǔ)償報(bào)價(jià),生成調(diào)峰補(bǔ)償;根據(jù)上網(wǎng)電價(jià)、風(fēng)力發(fā)電功率、光伏發(fā)電功率、燃煤機(jī)組發(fā)電功率和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電功率,生成電價(jià)收益;根據(jù)供熱價(jià)格、熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱功率和電鍋爐供熱功率,生成供熱收益;根據(jù)棄風(fēng)懲罰費(fèi)用、棄光懲罰費(fèi)用、煤耗費(fèi)用、供熱機(jī)組碳交易費(fèi)用、調(diào)峰補(bǔ)償、電價(jià)收益和供熱收益,生成系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù)。

47、優(yōu)選的,約束條件包括系統(tǒng)電功率平衡約束、系統(tǒng)熱功率平衡約束和各熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行邊界約束;

48、函數(shù)構(gòu)建單元,具體用于根據(jù)風(fēng)力發(fā)電功率、光伏發(fā)電功率、燃煤機(jī)組發(fā)電功率和熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組發(fā)電功率,生成系統(tǒng)電功率平衡約束;根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組供熱功率和電鍋爐供熱功率,生成系統(tǒng)熱功率平衡約束;根據(jù)電熱負(fù)荷特性曲線,生成各熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組運(yùn)行邊界約束。

49、優(yōu)選的,改進(jìn)的優(yōu)化算法包括交替方向乘子法和量子粒子群優(yōu)化算法;

50、優(yōu)化求解單元,具體用于通過(guò)交替方向乘子法,根據(jù)系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù)和約束條件進(jìn)行解耦處理,生成多個(gè)子函數(shù)方程;通過(guò)量子粒子群優(yōu)化算法,對(duì)每個(gè)子函數(shù)方程進(jìn)行優(yōu)化求解,生成最優(yōu)解,完成對(duì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化。

51、本發(fā)明還公開了一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì),其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序,該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述方法。

52、本發(fā)明還公開了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備,包括存儲(chǔ)器和處理器,所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)包括程序指令的信息,所述處理器用于控制程序指令的執(zhí)行,所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述方法。

53、本發(fā)明還公開了一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,包括計(jì)算機(jī)程序/指令,計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上所述方法。

54、本發(fā)明獲取熱電聯(lián)供系統(tǒng)中的能源數(shù)據(jù);基于多任務(wù)學(xué)習(xí),對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè),生成預(yù)測(cè)的發(fā)電供熱數(shù)據(jù);通過(guò)各供熱機(jī)組的電熱負(fù)荷特性曲線,根據(jù)發(fā)電供熱數(shù)據(jù)和能源數(shù)據(jù),構(gòu)建系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù)和約束條件;通過(guò)改進(jìn)的優(yōu)化算法,根據(jù)約束條件,對(duì)系統(tǒng)收益目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解,完成對(duì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化,通過(guò)多任務(wù)學(xué)習(xí)和改進(jìn)的優(yōu)化算法進(jìn)行電熱負(fù)荷特性分析并進(jìn)行解耦分布式優(yōu)化分解,從而實(shí)現(xiàn)尋求全局最優(yōu)解,提高計(jì)算效率,滿足負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性要求,節(jié)約計(jì)算耗時(shí)和計(jì)算資源,提高計(jì)算效率。

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