本發(fā)明屬于冷熱電綜合能源優(yōu)化
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是一種基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置方法及裝置。
背景技術(shù)：
：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，用戶的冷、熱、電等能源用量增幅逐年增大，能耗總量每年增加，社會(huì)總能耗已經(jīng)居高不下；在國(guó)家節(jié)能減排和新能源高效利用的號(hào)召下，用戶在能源選擇上進(jìn)行冷熱電混合能源的優(yōu)化利用，也成為用戶節(jié)能、省費(fèi)的重要組成部分，也是提升能源利用效率，有效降低社會(huì)總能耗的一種有效途徑；但是當(dāng)前對(duì)于冷熱電混合能源優(yōu)化配置缺乏有效的優(yōu)化配置方法，缺失可行的技術(shù)手段。傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)優(yōu)化配置方法，一般都是從大電網(wǎng)/配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)、考慮單方面電能的等方面，提出進(jìn)行有效的冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的樓宇級(jí)選址定容方法。簡(jiǎn)而言之，傳統(tǒng)能源優(yōu)化配置方法僅僅針對(duì)電力能源的優(yōu)化配置，僅僅單方面考慮電力的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，沒有考慮冷、熱、電等多種能源優(yōu)化配置。冷熱電混合能源綜合利用，是智能電網(wǎng)/能源互聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)趨勢(shì)。針對(duì)電力能源的優(yōu)化配置，部分學(xué)者開展了研究：如文獻(xiàn)(王江江.樓宇級(jí)冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)化及多屬性綜合評(píng)價(jià)方法研究[D].華北電力大學(xué)，2010，博士論文)從單個(gè)樓宇的冷熱負(fù)荷出發(fā)，通過冷熱電三聯(lián)供機(jī)組實(shí)現(xiàn)能源的綜合利用；由于該文獻(xiàn)研究的出發(fā)點(diǎn)僅僅從電力能源作為其主要研究對(duì)象，當(dāng)實(shí)際區(qū)域內(nèi)的多個(gè)樓宇或者其他能源需求發(fā)生較大變化時(shí)，往往難以實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)。還有其他文獻(xiàn)針對(duì)冷熱電三聯(lián)供機(jī)組的規(guī)劃設(shè)計(jì)、優(yōu)化控制和等多方面進(jìn)行了深入的研究，但仍具有一定的局限性：首先是此類文獻(xiàn)中均僅僅研究三聯(lián)供機(jī)組單一元件或者系統(tǒng)，而在實(shí)際應(yīng)用過程中，集中供冷的方式多樣化，例如冰蓄冷、水蓄冷；集中供熱的方式也有多種，例如市政管網(wǎng)、熱電廠等；并且這些方式彼此交錯(cuò)且互相融合，若僅僅研究三聯(lián)供機(jī)組單一元件或者系統(tǒng)，則具有一定的局限性，也缺乏實(shí)際應(yīng)用意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠綜合考慮冷熱電混合能源的互相耦合特點(diǎn)且兼顧冷熱電混合能源的出力約束的基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置方法及裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置方法，包括以下步驟：步驟1、根據(jù)區(qū)域冷熱電綜合能源運(yùn)行費(fèi)用最小的目標(biāo)函數(shù)及預(yù)先設(shè)置的約束條件，構(gòu)建區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型；步驟2、基于步驟1構(gòu)建的區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型，結(jié)合冷熱電綜合能源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接，建立基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型；步驟3、采用改進(jìn)遺傳算法求解基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型，實(shí)現(xiàn)冷熱電綜合能源的優(yōu)化配置。而且，所述步驟1的區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為:上式中，Ei是區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用的第i個(gè)用戶用電費(fèi)用最小值；Qi是區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用的第i個(gè)用戶熱能費(fèi)用最小值；Wi是區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用的第i個(gè)用戶冷能費(fèi)用最小值；n是區(qū)域冷熱電混合能源用戶的總數(shù)量；其約束條件包括：(1)區(qū)域冷熱電綜合能源潮流約束上式中，Ns為總節(jié)點(diǎn)號(hào)集合；Gij、Bij為節(jié)點(diǎn)i、j之間的導(dǎo)納系數(shù)；Vi，Vj為節(jié)點(diǎn)i，j的電壓幅值；PGi、QGi分別為節(jié)點(diǎn)i的發(fā)電機(jī)的有功出力和無(wú)功出力；PDi、QDi分別為節(jié)點(diǎn)i的有功和無(wú)功負(fù)荷；θij是節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的功角。(2)區(qū)域冷熱電綜合能源節(jié)點(diǎn)輸出功率約束Pimin≤Pi≤Pimax上式中，Pimin和Pimax分別是冷熱電綜合能源節(jié)點(diǎn)輸出功率下限和上限；(3)區(qū)域冷熱電綜合能源相互耦合約束Pinmax≤Pc≤Poutmax上式中，Pinmax和Poutmax分別是向大電網(wǎng)售電功率的下限和上限；而且，所述步驟2的具體方法為：考慮實(shí)際的冷熱電綜合能源的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接，將區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置等效為一個(gè)無(wú)向有權(quán)圖G＝(V,E,W)，尋找無(wú)向有權(quán)圖G的最小權(quán)值W，從而優(yōu)化配置冷熱電綜合能源；其中，集合V中的元素為無(wú)向有權(quán)圖G的定點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)或點(diǎn)，表示區(qū)域范圍中實(shí)際的一個(gè)冷熱電電源，它是由區(qū)域冷熱電電源組成的有窮非空節(jié)點(diǎn)集合，按照冷熱電電源的數(shù)量順序從1開始依次編號(hào)，直至所有的冷熱電電源均編號(hào)完畢；其中，集合E的元素為無(wú)向有權(quán)圖G的邊或線，表示冷熱電電源之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)或者PCC開關(guān)集合，可用eij表示，eij的取值為1和0；其中，1代表冷熱電電源i與冷熱電電源j之間存在聯(lián)絡(luò)，0代表無(wú)聯(lián)絡(luò)；E表示V中邊集；其中，集合W的元素為任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的有功功率交換值，稱為無(wú)向有權(quán)圖G的權(quán)值，Wij表示節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j之間交換的有功功率值，當(dāng)流入有功功率時(shí)取值為正數(shù)，反之當(dāng)流出有功功率時(shí)取值為負(fù)數(shù)。而且，所述步驟3的具體步驟包括：(1)依據(jù)步驟2所構(gòu)建的基于圖論的區(qū)域冷熱電混合能源優(yōu)化配置模型，兼顧工程的實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域內(nèi)的冷熱電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和各冷熱電電源的出力數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化。(2)采用二進(jìn)制編碼方案，對(duì)各冷熱電電源的并網(wǎng)PCC開關(guān)、單個(gè)冷熱電電源的運(yùn)行費(fèi)用和容量的三個(gè)編碼決策變量進(jìn)行編碼；(3)以是否達(dá)到最大的迭代次數(shù)作為終止的依據(jù)，判斷是否滿足終止條件；若達(dá)到即退出運(yùn)行，獲得最終結(jié)果；否則進(jìn)入第(4)步；(4)設(shè)定種群大小，通過選擇、交叉和變異的運(yùn)算方法確定遺傳算法自身參數(shù)；其中，自適應(yīng)交叉率函數(shù)如下：上式中，favg為每代群體的平均適應(yīng)度；fmax為要交叉的個(gè)體中最大的適應(yīng)度；f為要交叉的兩個(gè)個(gè)體中較大的適應(yīng)度；Pc1取值0.9，Pc2取值0.6；其中，自適應(yīng)變異率函數(shù)如下：Pm＝Pm1-Pm1×i/N上式中，Pm1為變異率的初始值，取值0.08；i為當(dāng)前迭代次數(shù)；N為迭代總次數(shù)；(5)改變相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的冷熱電配置，并依據(jù)步驟1所述區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的目標(biāo)函數(shù)的約束條件，對(duì)冷熱電電源的配置按照約束條件逐一進(jìn)行判斷，若均滿足條件，進(jìn)入第(6)步；否則，迭代次數(shù)N加1，并返回第(4)步；(6)綜合考慮區(qū)域內(nèi)冷熱電混合能源的綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化目標(biāo)及其約束條件，構(gòu)建如下所示的適應(yīng)度函數(shù)；上式中，Cmax是一給定的常量，f(x)為進(jìn)行歸一化后的目標(biāo)函數(shù)；(7)替換適應(yīng)性函數(shù)產(chǎn)生的最優(yōu)值，并將迭代次數(shù)N加1，返回第(4)步，進(jìn)行最大的迭代次數(shù)終止判斷。而且，所述步驟3的第(2)步的具體方法為：首先，選取編碼總長(zhǎng)度為13的染色體，將所述三個(gè)編碼決策變量各自組成染色體字串，然后將上述染色體字串連成一個(gè)完整的染色體；前兩位表示冷熱電電源的并網(wǎng)PCC開關(guān)，中間五位表示單個(gè)冷熱電電源的運(yùn)行費(fèi)用，最后六位表示單個(gè)冷熱電電源的容量?；趫D論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置裝置，包括：優(yōu)化模型構(gòu)建模塊，用于根據(jù)區(qū)域冷熱電綜合能源運(yùn)行費(fèi)用最小的目標(biāo)函數(shù)及預(yù)先設(shè)置的約束條件，構(gòu)建區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型；優(yōu)化配置模型構(gòu)建模塊，用于基于所述優(yōu)化模塊構(gòu)建模塊構(gòu)建的區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型，結(jié)合冷熱電綜合能源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接，建立基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型；優(yōu)化配置模塊，用于采用改進(jìn)遺傳算法求解基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型，實(shí)現(xiàn)冷熱電綜合能源的優(yōu)化配置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：1、本發(fā)明提出了一種冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型，并引入一種圖論的思想對(duì)冷熱電混合能源優(yōu)化配置模型進(jìn)行處理，并采用改進(jìn)遺傳算法求解一種圖論的冷熱電混合能源優(yōu)化配置模型。與現(xiàn)有的單方面電力能源優(yōu)化配置相比，本發(fā)明所提方法考慮冷熱電混合能源的互相耦合特點(diǎn)，兼顧冷熱電混合能源的出力約束，構(gòu)建了以區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型，有效地對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)冷熱電混合能源優(yōu)化配置提供了解決方案。2、本發(fā)明從區(qū)域范圍的整體上提出一種冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型從而彌補(bǔ)部分研究的出發(fā)點(diǎn)僅僅從電力能源作為其主要研究對(duì)象，當(dāng)實(shí)際區(qū)域內(nèi)的多個(gè)樓宇或者其他能源需求發(fā)生較大變化時(shí)，往往難以實(shí)現(xiàn)其目標(biāo)的缺陷。附圖說明圖1是本發(fā)明的基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型的中新天津生態(tài)城實(shí)際系統(tǒng)的示意圖；圖2是本發(fā)明的基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置方法的改進(jìn)遺傳算法流程圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳述：本發(fā)明綜合考慮冷熱電混合能源的互相耦合特點(diǎn)，兼顧冷熱電混合能源的出力約束，構(gòu)建了以區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型，提出了一種基于圖論的冷熱電混合能源優(yōu)化配置方法，有效地對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)冷熱電混合能源優(yōu)化配置提供了解決方案。一種基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置方法，如圖2所示，包括以下步驟：步驟1、根據(jù)區(qū)域冷熱電綜合能源運(yùn)行費(fèi)用最小的目標(biāo)函數(shù)及預(yù)先設(shè)置的約束條件，構(gòu)建區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型；所述區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為:上式中，Ei是區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用的第i個(gè)用戶用電費(fèi)用最小值；Qi是區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用的第i個(gè)用戶熱能費(fèi)用最小值；Wi是區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用的第i個(gè)用戶冷能費(fèi)用最小值；n是區(qū)域冷熱電混合能源用戶的總數(shù)量。其約束條件包括：(1)區(qū)域冷熱電綜合能源潮流約束冷熱電潮流約束是各節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率平衡約束，即系統(tǒng)的潮流約束方程為：上式中，Ns為總節(jié)點(diǎn)號(hào)集合；Gij、Bij為節(jié)點(diǎn)i、j之間的導(dǎo)納系數(shù)；Vi，Vj為節(jié)點(diǎn)i，j的電壓幅值；PGi、QGi分別為節(jié)點(diǎn)i的發(fā)電機(jī)的有功出力和無(wú)功出力；PDi、QDi分別為節(jié)點(diǎn)i的有功和無(wú)功負(fù)荷；θij是節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的功角。(2)區(qū)域冷熱電綜合能源節(jié)點(diǎn)輸出功率約束Pimin≤Pi≤Pimax上式中，Pimin和Pimax分別是冷熱電綜合能源節(jié)點(diǎn)輸出功率下限和上限；其輸出功率應(yīng)介于其最大輸出功率和最小輸出功率之間。(3)區(qū)域冷熱電綜合能源相互耦合約束相互耦合的約束是指冷熱電公共連接點(diǎn)處交互的最大容量必須滿足連接線的物理傳輸容量限制或他們所達(dá)成的供求協(xié)議，其容量約束為：Pinmax≤Pc≤Poutmax上式中，Pinmax和Poutmax分別是向大電網(wǎng)售電功率的下限和上限；步驟2、基于步驟1構(gòu)建的區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型，結(jié)合冷熱電綜合能源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接，建立基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型；考慮實(shí)際的冷熱電綜合能源的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接，將任意一個(gè)冷熱電源按照有功功率等效為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，依據(jù)實(shí)際拓?fù)溥B接，將具有直接物理拓?fù)溥B接并有能源交換的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行相對(duì)應(yīng)連線，如圖1所示的中新天津生態(tài)城冷熱電綜合能源拓?fù)鋱D，將區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置等效為一個(gè)無(wú)向有權(quán)圖G＝(V,E,W)，建立基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型。所述步驟2的具體方法為：將區(qū)域冷熱電混合能源優(yōu)化配置等效為一個(gè)如圖1所示的無(wú)向有權(quán)圖G＝(V,E,W)，按照以上的思路，基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置的過程，就是尋找圖G的W權(quán)值最小的過程。因此，尋找無(wú)向有權(quán)圖G的最小權(quán)值W，從而優(yōu)化配置冷熱電綜合能源。其中，集合V中的元素為無(wú)向有權(quán)圖G的定點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)或點(diǎn)，表示區(qū)域范圍中實(shí)際的一個(gè)冷熱電電源，它是由區(qū)域冷熱電電源組成的有窮非空節(jié)點(diǎn)集合，按照冷熱電電源的數(shù)量順序從1開始依次編號(hào)，直至所有的冷熱電電源均編號(hào)完畢；其中，集合E的元素為無(wú)向有權(quán)圖G的邊或線，表示冷熱電電源之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)或者PCC開關(guān)集合，可用eij表示，eij的取值為1和0；其中，1代表冷熱電電源i與冷熱電電源j之間存在聯(lián)絡(luò)，0代表無(wú)聯(lián)絡(luò)；E表示V中邊集；其中，集合W的元素為任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的有功功率交換值，稱為圖G的權(quán)，Wij表示節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j之間交換的有功功率值，當(dāng)流入有功功率時(shí)取值為正數(shù)，反之當(dāng)流出有功功率時(shí)取值為負(fù)數(shù)。在區(qū)域冷熱電能源供能范圍內(nèi)，冷熱電電源一方面自身可以獨(dú)立孤島運(yùn)行，自身進(jìn)行能量的優(yōu)化管理，另一方面由于技術(shù)、成本、工程實(shí)際等因素制約，很難達(dá)到區(qū)域內(nèi)所有冷熱電電源之間均有實(shí)際的物理連接開關(guān)PCC，并且PCC開關(guān)連接后，是否能夠形成有功功率的交互，即Wij不等于零，也受到冷熱電電源所連接的儲(chǔ)能、負(fù)荷等多種條件限制。步驟3、采用改進(jìn)遺傳算法求解基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型，實(shí)現(xiàn)冷熱電綜合能源的優(yōu)化配置。由于，基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型是一個(gè)非線性多約束問題的求解問題，可采用的啟發(fā)式改進(jìn)遺傳算法進(jìn)行求解，從而獲得最優(yōu)解。所述步驟3的具體步驟如圖2所示，包括如下所述的步驟(1)至步驟(7)。(1)依據(jù)步驟2所構(gòu)建的基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型，兼顧工程的實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域內(nèi)的冷熱電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和各冷熱電電源的出力數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化。(2)采用二進(jìn)制編碼方案，對(duì)各冷熱電電源的并網(wǎng)PCC開關(guān)、單個(gè)冷熱電電源的運(yùn)行費(fèi)用和容量的三個(gè)編碼決策變量進(jìn)行編碼；編碼是遺傳操作中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，編碼方法的好壞直接影響著算法計(jì)算速度，計(jì)算結(jié)果正確性等等。傳統(tǒng)的二進(jìn)制編碼方案中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)用一位二進(jìn)制表示，然而這種編碼方案會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)的增多編碼長(zhǎng)度過長(zhǎng)，從而影響計(jì)算的速度。所述步驟3的第(2)步的具體方法為：首先，選取編碼總長(zhǎng)度為13的染色體，將所述三個(gè)編碼決策變量各自組成染色體字串，然后將上述染色體字串連成一個(gè)完整的染色體；前兩位表示冷熱電電源的并網(wǎng)PCC開關(guān)，中間五位表示單個(gè)冷熱電電源的運(yùn)行費(fèi)用，最后六位表示單個(gè)冷熱電電源的容量。本實(shí)施例中，采用二進(jìn)制編碼方案，編碼的決策變量為冷熱電電源的并網(wǎng)PCC開關(guān)、單個(gè)冷熱電電源的運(yùn)行費(fèi)用和容量。由于的優(yōu)化問題中含有三個(gè)決策變量(冷熱電電源的并網(wǎng)PCC開關(guān)、單個(gè)冷熱電電源的運(yùn)行費(fèi)用和容量)參與優(yōu)化，屬于多參數(shù)編碼。采用的思想是各決策變量先各自組成染色體字串，然后再將這些子串連成一個(gè)完整的染色體。選染色體編碼總長(zhǎng)度為13。前兩位表示冷熱電電源的并網(wǎng)PCC開關(guān)，中間五位表示單個(gè)冷熱電電源的運(yùn)行費(fèi)用，最后六位表示單個(gè)冷熱電電源的容量。此種編碼方式編碼長(zhǎng)度短，并且編碼長(zhǎng)度不會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)的增多變得過長(zhǎng)，計(jì)算速度快，收斂性好。(3)以是否達(dá)到最大的迭代次數(shù)作為終止的依據(jù)，判斷是否滿足終止條件；若達(dá)到即退出運(yùn)行，獲得最終結(jié)果；否則進(jìn)入第(4)步；(4)設(shè)定種群大小n，通過選擇、交叉和變異的運(yùn)算方法確定遺傳算法自身參數(shù)；遺傳算法計(jì)算中種群大小的選擇很重要。種群大小n如果選擇的小，可提高遺傳算法的運(yùn)算速度，但是卻降低了種群的多樣性，有可能引起遺傳算法的早熟現(xiàn)象；而n太大時(shí)又會(huì)導(dǎo)致算法的效率降低。一般情況下，n通常取20到100。選擇運(yùn)算：選擇操作建立在對(duì)個(gè)體的適應(yīng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)之上，適應(yīng)度較高的個(gè)體被遺傳到下一代種群的概率較大，反之則較小。交叉率運(yùn)算：交叉操作用于產(chǎn)生新的個(gè)體，它在遺傳操作中起核心作用。一般根據(jù)要進(jìn)化的個(gè)體的不同適應(yīng)度選擇不同的交叉概率。自適應(yīng)交叉率函數(shù)如下：上式中，favg為每代群體的平均適應(yīng)度；fmax為要交叉的個(gè)體中最大的適應(yīng)度；f為要交叉的兩個(gè)個(gè)體中較大的適應(yīng)度；Pc1取值0.9，Pc2取值0.6；變異率運(yùn)算：變異在遺傳操作中屬于輔助性操作本文采用自適應(yīng)變異率，在進(jìn)化的初始階段，采用較高的變異率，隨著代數(shù)增加，變異率不斷地減小，以保證種群的多樣性和優(yōu)良性。自適應(yīng)變異率函數(shù)如下：Pm＝Pm1-Pm1×i/N上式中，Pm1為變異率的初始值，可設(shè)為0.08；i為當(dāng)前迭代次數(shù)；N為迭代總次數(shù)。(5)改變相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的冷熱電配置，并依據(jù)步驟1所述區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的目標(biāo)函數(shù)的約束條件，對(duì)冷熱電電源的配置按照約束條件逐一進(jìn)行判斷，若均滿足條件，進(jìn)入第(6)步；否則，迭代次數(shù)N加1，并返回第(4)步；(6)綜合考慮區(qū)域內(nèi)冷熱電混合能源的綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化目標(biāo)及其約束條件，構(gòu)建如下所示的適應(yīng)度函數(shù)；上式中，Cmax是一給定的常量，f(x)為進(jìn)行歸一化后的目標(biāo)函數(shù)。(7)替換適應(yīng)性函數(shù)產(chǎn)生的最優(yōu)值，并將迭代次數(shù)N加1，返回第(4)步，進(jìn)行最大的迭代次數(shù)終止判斷。一種基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置裝置，包括：優(yōu)化模型構(gòu)建模塊、優(yōu)化配置模型構(gòu)建模塊和優(yōu)化配置模塊。優(yōu)化模型構(gòu)建模塊，用于根據(jù)區(qū)域冷熱電綜合能源運(yùn)行費(fèi)用最小的目標(biāo)函數(shù)及預(yù)先設(shè)置的約束條件，構(gòu)建區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型；所述區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為:上式中，Ei是區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用的第i個(gè)用戶用電費(fèi)用最小值；Qi是區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用的第i個(gè)用戶熱能費(fèi)用最小值；Wi是區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用的第i個(gè)用戶冷能費(fèi)用最小值；n是區(qū)域冷熱電混合能源用戶的總數(shù)量；其約束條件包括：(1)區(qū)域冷熱電綜合能源潮流約束上式中，Ns為總節(jié)點(diǎn)號(hào)集合；Gij、Bij為節(jié)點(diǎn)i、j之間的導(dǎo)納系數(shù)；Vi，Vj為節(jié)點(diǎn)i，j的電壓幅值；PGi、QGi分別為節(jié)點(diǎn)i的發(fā)電機(jī)的有功出力和無(wú)功出力；PDi、QDi分別為節(jié)點(diǎn)i的有功和無(wú)功負(fù)荷；θij是節(jié)點(diǎn)i與節(jié)點(diǎn)j之間的功角；(2)區(qū)域冷熱電綜合能源節(jié)點(diǎn)輸出功率約束Pimin≤Pi≤Pimax上式中，Pimin和Pimax分別是冷熱電綜合能源節(jié)點(diǎn)輸出功率下限和上限；(3)區(qū)域冷熱電綜合能源相互耦合約束Pinmax≤Pc≤Poutmax上式中，Pinmax和Poutmax分別是向大電網(wǎng)售電功率的下限和上限。優(yōu)化配置模型構(gòu)建模塊，用于基于所述優(yōu)化模塊構(gòu)建模塊構(gòu)建的區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化模型，結(jié)合冷熱電綜合能源系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接，建立基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型；所述優(yōu)化配置模型構(gòu)建模塊具體用于：考慮實(shí)際的冷熱電綜合能源的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接，將區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置等效為一個(gè)無(wú)向有權(quán)圖G＝(V,E,W)，尋找無(wú)向有權(quán)圖G的最小權(quán)值W，從而優(yōu)化配置冷熱電綜合能源；其中，集合V中的元素為無(wú)向有權(quán)圖G的定點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)或點(diǎn)，表示區(qū)域范圍中實(shí)際的一個(gè)冷熱電電源，它是由區(qū)域冷熱電電源組成的有窮非空節(jié)點(diǎn)集合，按照冷熱電電源的數(shù)量順序從1開始依次編號(hào)，直至所有的冷熱電電源均編號(hào)完畢；其中，集合E的元素為無(wú)向有權(quán)圖G的邊或線，表示冷熱電電源之間的聯(lián)絡(luò)開關(guān)或者PCC開關(guān)集合，可用eij表示，eij的取值為1和0；其中，1代表冷熱電電源i與冷熱電電源j之間存在聯(lián)絡(luò)，0代表無(wú)聯(lián)絡(luò)；E表示V中邊集；其中，集合W的元素為任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的有功功率交換值，稱為無(wú)向有權(quán)圖G的權(quán)值，Wij表示節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j之間交換的有功功率值，當(dāng)流入有功功率時(shí)取值為正數(shù)，反之當(dāng)流出有功功率時(shí)取值為負(fù)數(shù)。優(yōu)化配置模塊，用于采用改進(jìn)遺傳算法求解基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型，實(shí)現(xiàn)冷熱電綜合能源的優(yōu)化配置。所述優(yōu)化配置模塊具體用于執(zhí)行：(1)，根據(jù)所構(gòu)建的基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置模型，兼顧工程的實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)區(qū)域內(nèi)的冷熱電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和各冷熱電電源的出力數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化；(2)采用二進(jìn)制編碼方案，對(duì)各冷熱電電源的并網(wǎng)PCC開關(guān)、單個(gè)冷熱電電源的運(yùn)行費(fèi)用和容量的三個(gè)編碼決策變量進(jìn)行編碼；首先，選取編碼總長(zhǎng)度為13的染色體，將所述三個(gè)編碼決策變量各自組成染色體字串，然后將上述染色體字串連成一個(gè)完整的染色體；前兩位表示冷熱電電源的并網(wǎng)PCC開關(guān)，中間五位表示單個(gè)冷熱電電源的運(yùn)行費(fèi)用，最后六位表示單個(gè)冷熱電電源的容量；(3)以是否達(dá)到最大的迭代次數(shù)作為終止的依據(jù)，判斷是否滿足終止條件；若達(dá)到即退出運(yùn)行，獲得最終結(jié)果；否則觸發(fā)參數(shù)確定子模塊；(4)設(shè)定種群大小，通過選擇、交叉和變異的運(yùn)算方法確定遺傳算法自身參數(shù)；其中，自適應(yīng)交叉率函數(shù)如下：上式中，favg為每代群體的平均適應(yīng)度；fmax為要交叉的個(gè)體中最大的適應(yīng)度；f為要交叉的兩個(gè)個(gè)體中較大的適應(yīng)度；Pc1取值0.9，Pc2取值0.6；其中，自適應(yīng)變異率函數(shù)如下：Pm＝Pm1-Pm1×i/N上式中，Pm1為變異率的初始值，取值0.08；i為當(dāng)前迭代次數(shù)；N為迭代總次數(shù)；(5)改變相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的冷熱電配置，并依據(jù)步驟1所述區(qū)域冷熱電綜合能源費(fèi)用最小的目標(biāo)函數(shù)的約束條件，對(duì)冷熱電電源的配置按照約束條件逐一進(jìn)行判斷，若均滿足條件，進(jìn)入第(6)步；否則，迭代次數(shù)N加1，并返回第(4)步；(6)綜合考慮區(qū)域內(nèi)冷熱電混合能源的綜合能源費(fèi)用最小的優(yōu)化目標(biāo)及其約束條件，構(gòu)建如下所示的適應(yīng)度函數(shù)；上式中，Cmax是一給定的常量，f(x)為進(jìn)行歸一化后的目標(biāo)函數(shù)；(7)替換適應(yīng)性函數(shù)產(chǎn)生的最優(yōu)值，并將迭代次數(shù)N加1，返回第(4)步，進(jìn)行最大的迭代次數(shù)終止判斷。在本實(shí)施例中，基于中新天津生態(tài)城智能園區(qū)的實(shí)際數(shù)據(jù)，對(duì)本發(fā)明的一種基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置方法進(jìn)行實(shí)施應(yīng)用，以驗(yàn)證本發(fā)明方法的可行性和有益效果。在天津生態(tài)城的一個(gè)智能園區(qū)的實(shí)際冷熱電負(fù)荷數(shù)據(jù)、電力裝機(jī)容量和市政管網(wǎng)供熱情況，以及相關(guān)的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)如下表1所示。(表1)：智能園區(qū)的概況項(xiàng)目容量節(jié)點(diǎn)位置運(yùn)行狀態(tài)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)熱負(fù)荷100M1，3，7每年11月至次年4月2.3元/Kwh冷負(fù)荷120M1，3，8，9每年5月至9月1.8元/Kwh電力負(fù)荷300M1～9每年1月至12月0.6元/Kwh大電網(wǎng)供電300M1～9每年1月至12月0.6元/Kwh市政供熱100M1，3，7每年11月至次年4月2.3元/Kwh以2015年的實(shí)際運(yùn)行能源費(fèi)用數(shù)據(jù)經(jīng)過核算，年冷熱電能源總費(fèi)用達(dá)到3147萬(wàn)元，月均冷熱電能源費(fèi)用達(dá)到262.25萬(wàn)，其中電力費(fèi)用2821萬(wàn)，市政供熱費(fèi)用326萬(wàn)。跟國(guó)內(nèi)同類型相比，主要是冷熱負(fù)荷的單位經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)偏高，結(jié)合所形成的圖1所示實(shí)際網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接，利用本發(fā)明的基于圖論的區(qū)域冷熱電綜合能源優(yōu)化配置方法，先構(gòu)建冷熱電綜合能源的能源運(yùn)行總費(fèi)用最小的優(yōu)化模型，其次構(gòu)造基于圖論的優(yōu)化模型，最后采用改進(jìn)遺傳算法求解，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。進(jìn)行優(yōu)化配置后，在節(jié)點(diǎn)3新增加三聯(lián)供機(jī)組，在節(jié)點(diǎn)8新增加分布式電源，在節(jié)點(diǎn)9新增加冰蓄冷機(jī)組，其情況如表2所示：(表2)：智能園區(qū)優(yōu)化規(guī)劃配置后情況從表2與表1的對(duì)比數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)：優(yōu)化配置后，智能園區(qū)的冷熱電負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)均有降低。熱負(fù)荷單位經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)從2.3元/Kwh降低至1.9元/Kwh，冷負(fù)荷單位經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)從1.8元/Kwh降低至1.5元/Kwh；電負(fù)荷單位經(jīng)濟(jì)數(shù)從0.6元/Kwh降低至0.5元/Kwh。從優(yōu)化配置節(jié)點(diǎn)的位置可以發(fā)現(xiàn)，三聯(lián)供機(jī)組配置在冷熱電有交集的節(jié)點(diǎn)，是三聯(lián)供機(jī)組的最優(yōu)點(diǎn)。需要強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于具體實(shí)施方式中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3