基于改进量子粒子群算法的综合能源系统优化配置

doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2022.10.003

综合智慧能源 ›› 2022, Vol. 44 ›› Issue (10): 19-24.doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.10.003

基于改进量子粒子群算法的综合能源系统优化配置

王翔¹(), 胡明²(), 闫岩³(), 王瑞瑞⁴()

1. 南京磐能电力科技股份有限公司，南京 211800
2. 南京国铁电气有限责任公司，南京 211800
3. 国电南京自动化股份有限公司，南京 211100
4. 大唐江苏发电有限公司新能源公司，南京 210003

收稿日期:2022-03-04 修回日期:2022-07-03 出版日期:2022-10-25 发布日期:2022-12-03
作者简介:王翔（1994），男，助理工程师，从事综合能源规划、电力系统设计等工作，1622278911@qq.com
胡明（1994），男，助理工程师，从事综合能源规划、继电保护等工作，1299877462@qq.com
闫岩（1996），男，助理工程师，从事继电保护工作，820507250@qq.com
王瑞瑞（1997），男，助理工程师，从事新能源生产工作，1413212884@qq.com

Optimal configuration of integrated energy system based on improved quantum particle swarm optimization

WANG Xiang¹(), HU Ming²(), YAN Yan³(), WANG Ruirui⁴()

1. Nanjing PANENG Technology Development Company Limited，Nanjing 211800，China
2. Nanjing Guotie Electric Company Limited，Nanjing 211800，China
3. Guodian Nanjing Automation Company Limited，Nanjing 211100，China
4. New Energy Company，Datang Jiangsu Power Generation Company Limited ，Nanjing 210003，China

Received:2022-03-04 Revised:2022-07-03 Online:2022-10-25 Published:2022-12-03

摘要/Abstract

摘要：

传统能源系统难以满足不断变化的发电结构及用户用能需求。包含冷、热、电等多能流的综合能源系统可以充分发挥能量耦合互补优势。为此，以系统经济性最小为优化目标，利用改进量子粒子群算法对综合能源系统模型进行求解，对综合能源系统中的燃气轮机、燃气锅炉、蓄热槽、吸收式制冷机和电制冷机等设备容量进行优化配置，并与其他搜索算法结果比较。最后，利用算例进行结果分析，算例结果表明改进后的量子粒子群算法能够同时兼顾系统经济性和环保型，使系统配置结果更加优化，为之后的能源供给系统的规划提供理论依据。

关键词: 改进量子粒子群算法, 综合能源系统, 优化配置, 混沌搜索

Abstract:

Traditional energy systems can hardly meet the ever-changing requirements of energy mix adjustment and users' demand.But an integrated energy system can give full play to the complementarity of the coupled cold，heat and electrical energy.Therefore，with the optimal system economy as the optimization objective，the capacities of gas turbines，gas boilers，heat storage tanks，absorption chillers and electric chillers in an integrated energy system model are optimized by improved quantum particle swarm optimization algorithm （IQPSO）.Compared the results with those of other search algorithms，it is found out that of the IQPSO can take the economy and environmental protection into account at the same time，which optimizes the system configuration parameters and provides a theoretical basis for the subsequent energy-supply system planning.

Key words: IQPSO, integrated energy system, optimal configuration, chaos search

中图分类号:

TK01：TM274

王翔, 胡明, 闫岩, 王瑞瑞. 基于改进量子粒子群算法的综合能源系统优化配置[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(10): 19-24.

WANG Xiang, HU Ming, YAN Yan, WANG Ruirui. Optimal configuration of integrated energy system based on improved quantum particle swarm optimization[J]. Integrated Intelligent Energy, 2022, 44(10): 19-24.

图/表 4

参考文献 18

[1]	刘永辉, 张显, 孙鸿雁, 等. 能源互联网背景下电力市场大数据应用探讨[J]. 电力系统自动化, 2021, 45(11):1-10.
	LIU Yonghui, ZHANG Xian, SUN Hongyan, et al. Discussion on application of big data in electricity market in background of energy internet[J]. Automation of Electric Power Systems, 201, 45(11):1-10.
[2]	丁明, 王波, 赵波, 等. 独立风光柴储微网系统容量优化配置[J]. 电网技术, 2013, 37(3):575-581.
	DING Ming, WANG Bo, ZHAO Bo, et al. Optimal configuration optimization of capacity of standalone PV‑wind‑diesel‑battery hybrid microgrid[J]. Power System Technology, 2013, 37(3):575-581.
[3]	王成山, 武震, 李鹏. 微电网关键技术研究[J]. 电工文摘, 2014, 29(2):1-12.
	WANG Chengshan, WU Zhen, LI Peng. Research on key technologies of microgrid[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2014, 29(2):1-12.
[4]	李彦哲, 郭小嘉, 董海鹰, 等. 风/光/储微电网混合储能系统容量优化配置[J]. 电力系统及其自动化学报, 2020, 32(6):123-128.
	LI Yanzhe, GUO Xiaojia, DONG Haiying, et al. Optimal capacity configuration of wind/PV/storage hybrid energy storage system in microgrid[J]. Proceedings of the CSU-EPSA, 2020, 32(6):123-128.
[5]	白凯峰, 顾洁, 彭虹桥, 等. 融合风光出力场景生成的多能互补微网系统优化配置[J]. 电力系统自动化, 2018, 42(15):133-141.
	BAI Kaifeng, GU Jie, PENG Hongqiao, et al. Optimal allocation for multi‑energy complementary microgrid based on scenario generation of wind power and photovoltaic output[J]. Automation of Electric Power Systems, 2018, 42(15):133-141.
[6]	施锦月, 许健, 曾博, 等. 基于热电比可调模式的区域综合能源系统双层优化运行[J]. 电网技术, 2016, 40(10):2959-2966.
	SHI Jinyue, XU Jian, ZENG Bo, et al. A bi‑level optimal operation for energy hub based on regulating heat‑to‑electric ratio mode[J]. Power System Technology, 2016, 40(10):2959-2966.
[7]	章文浦, 王强钢. 基于遗传算法的分布式多能互补能源系统优化配置[J]. 华电技术, 2021, 43(1):52-58.
	ZHANG Wenpu, WANG Qianggang. Optimized allocation of multi‑energy complementary distributed energy system based on genetic algorithm[J]. Huadian Technology, 2021, 43(1):52-58.
[8]	陈曦, 曹杰, 盛勇, 等. 基于布谷鸟搜索算法的天然气储气库综合能源系统容量优化配置研究[J]. 重庆理工大学学报(自然科学), 2021, 35(6):209-219.
	CHEN Xi, CAO Jie, SHENG Yong, et al. Research on optimal allocation of comprehensive energy system capacity of natural gas storage based on cuckoo algorithm[J]. Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science), 2021, 35(6):209-219.
[9]	张泽奇. 基于改进量子粒子群算法的微电网经济调度研究[D]. 北京: 华北电力大学, 2021.
[10]	陈深, 肖俊阳, 黄玉程, 等. 基于改进量子粒子群算法的微网多目标优化调度[J]. 电力科学与技术学报, 2015, 30(2):41-47.
	CHEN Shen, XIAO Junyang, HUANG Yucheng, et al. Multi‑objective optimal dispatching of micro‑grid with improved quantum‑behaved particle swarm algorithm[J]. Journal of Electric Power Science and Technology, 2015, 30(2):41-47.
[11]	赵鑫, 郑文禹, 侯智华, 等. 基于粒子群优化算法的多能互补系统经济调度研究[J]. 华电技术, 2021, 43(4):14-20.
	ZHAO Xin, ZHENG Wenyu, HOU Zhihua, et al. Research on economic dispatch of multi‑energy complementary system based on Particle Swarm Optimization[J]. Huadian Technology, 2021, 43(4):14-20.
[12]	廖名洋. 含CCHP的微网经济运行优化研究[D]. 广州: 华南理工大学, 2014.
[13]	王锐, 顾伟, 吴志. 含可再生能源的热电联供型微网经济运行优化[J]. 电力系统自动化, 2011, 35(8):22-27.
	WANG Rui, GU Wei, WU Zhi. Economic and optimal operation of a combined heat and power microgrid with renewable energy resources[J]. Automation of Electric Power Systems, 2011, 35(8):22-27.
[14]	刘涤尘, 马恒瑞, 王波, 等. 含冷热电联供及储能的区域综合能源系统运行优化[J]. 电力系统自动化, 2018, 42(4):113-120,141.
	LIU Dichen, MA Hengrui, WANG Bo, et al. Operation optimization of regional integrated energy system with CCHP and energy storage system[J]. Automation of Electric Power Systems, 2018, 42(4):113-120,141.
[15]	朱海东, 郝浩, 郑剑, 等. 基于冷热电多能互补的园区综合能源系统设计[J]. 华电技术, 2021, 43(4):34-38.
	ZHU Haidong, HAO Hao, ZHENG Jian, et al. Design of integrated energy system for parks based on complementation of cold,heat and electricity[J]. Huadian Technology, 2021, 43(4):34-38.
[16]	刘自发, 谭雅之, 李炯, 等. 区域综合能源系统规划关键问题研究综述[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(6):12-24. doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.06.002
	LIU Zifa, TAN Yazhi, LI Jiong, et al. Review on key points in the planning for a district‑level integrated energy system[J]. Integrated Intelligent Energy, 2022, 44(6):12-24. doi: 10.3969/j.issn.2097-0706.2022.06.002
[17]	金鹏. 改进量子行为粒子群算法的研究及其在优化问题中的应用[D]. 徐州: 中国矿业大学, 2019.
[18]	赵国新, 陈志炼, 魏战红. 混合自适应量子粒子群优化算法[J]. 微电子学与计算机, 2019, 36(7):76-80,86.
	ZHAO Guoxin, CHEN Zhilian, WEI Zhanhong. Hybrid adaptive quantum particle swarm optimization algorithm[J]. Microelectronics & Computer, 2019, 36(7):76-80,86.

算法	配置容量/kW					收敛精度/万元	运行时间/s
算法	燃气轮机	燃气锅炉	蓄热槽	吸收式制冷机	电制冷机	收敛精度/万元	运行时间/s
IQPSO	1 941	2 105	3 232	3 175	4 956	2 431.7	38.32
QPSO	1 900	2 309	3 358	3 536	4 960	2 431.8	34.54
PSO	1 976	2 244	3 589	3 571	4 963	2 431.9	28.76

基于改进量子粒子群算法的综合能源系统优化配置

Optimal configuration of integrated energy system based on improved quantum particle swarm optimization

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 4

参考文献 18

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	钟鹏元, 杨晓宏, 寇建玉. 含储氢结构的园区综合能源系统优化配置研究[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(9): 11-19.
[2]	江婷, 赵雅姣. 基于燃气分布式的综合能源系统碳减排分析[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(9): 27-32.
[3]	姜曙, 刘芳芳, 刘媛媛, 陈启召, 连丽, 任梦楠. “地热能+”在工程实践中的综合梯级应用[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(9): 59-64.
[4]	李惠军, 陆建强, 周霞, 解相朋, 万磊. 面向智慧园区系统的网络攻击关联分析与防护策略研究[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(7): 1-9.
[5]	孙健, 秦宇, 王寅武, 吴可欣, 郝俊红, 杨勇平. 基于热网驱动的综合能源新型空气源高温热水机组性能研究[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(7): 33-39.
[6]	郭祚刚, 袁智勇, 徐敏, 雷金勇, 李朋岳, 谈赢杰. 多能互补综合能源系统混合能流计算方法及算例[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(7): 58-65.
[7]	刘自发, 谭雅之, 李炯, 樊静宜, 周翰泽. 区域综合能源系统规划关键问题研究综述[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(6): 12-24.
[8]	陈勇, 苏军划, 汪洋. 国内二氧化碳加氢合成甲烷应用可行性分析[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(6): 86-90.
[9]	李梓丘, 乔颖, 鲁宗相. 计及效率与寿命的海上风电-多堆氢能系统运行优化[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(5): 69-77.
[10]	温港成, 石鑫, 张怡, 房方. 考虑设备变工况特性的园区综合能源系统两阶段规划优化方法研究[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(10): 1-11.
[11]	徐恒志, 周博文, 李广地, 华光辉, 孔祥淼. 含水源热泵的区域综合能源系统低碳运行优化研究[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(1): 39-48.
[12]	杨冬梅, 何国鑫, 朱金大, 王琦, 耿健, 王俊, 李宁. 边缘计算在综合能源系统运行控制中的应用[J]. 综合智慧能源, 2022, 44(1): 49-55.
[13]	徐世华, 刘萍, 邱睿, 欧阳俊, 孔凡旭, 徐彬, 张君波, 吴军, 韩锐. 海上微型综合能源系统能效评价与提升关键问题研究[J]. 华电技术, 2021, 43(4): 21-27.
[14]	周涛, 张海龙, 刘文斌. 小型反应堆在综合能源系统中作用的研究[J]. 华电技术, 2021, 43(4): 39-46.
[15]	孙浩, 傅金洲, 鄢小虎, 何国鑫, 陈永华. 区域综合能源仿真优化系统的研制[J]. 华电技术, 2021, 43(4): 8-13.