海外微综合能源系统(OMIESs)近海石油和天然气的基础工程和发挥重要作用在开发和利用海洋资源。通过引入海上风力发电、离岸微的碳排放综合能源系统可以有效地减少;然而,更大的挑战已经发布可靠运行的不确定性。为了减少这种不确定性带来的影响,提出了一种多目标优化模型基于机会约束规划(CCP);操作成本和惩罚成本的天然气排放被选为目标。然后,改进混合约束处理策略基于nondominated第二排序遗传算法(IHCHS-NSGAII)介绍了有效地解决模型。最后,数值研究验证了该算法的效率,以及该模型的有效性和可行性在提高战略性的经济不确定性。gydF4y2Ba
目前,全世界有6500近海石油和天然气平台(gydF4y2Ba
目前,学者们进行了许多前辈们的优化调度模型的研究(综合能源系统)gydF4y2Ba
一般来说,主要有三种不同的方式来处理海上风能的不确定性,即鲁棒优化(gydF4y2Ba
本文改进的混合约束处理策略基于nondominated第二排序遗传算法(IHCHS-NSGAII)介绍了解决biobjective优化模型基于CCP尽量减少操作成本和天然气排放。本文主要有以下贡献:gydF4y2Ba
提出了一种基于CCP biobjective优化模型来处理负载的不确定性和风能。风能穿透最大化,风缩减惩罚项添加到成本目标函数。此外,天然气排放被选为其他目标考虑现状,存在大量的天然气排放实际的战略性gydF4y2Ba
NSGAII基础上,介绍了混合约束处理策略和修改通过三个方面,即降维,个人修复、标准化提高NSGAII的性能在处理复杂的约束gydF4y2Ba
天然气排放和风能利用率之间的关系进行了分析通过实现一个战略性的例子在渤海近海石油和天然气平台提供方案或建议gydF4y2Ba
本文的其余部分组织如下。部分gydF4y2Ba
战略性的能量流图所示gydF4y2Ba
战略性的能量流。gydF4y2Ba
通常,战略性不同于一般。首先,对海上平台的容量的限制,能源设备放置相对集中在海上平台;之间的物理距离“源”和“负载”是相对较短。同时,传输网络并不是那么复杂的陆地电力系统。其次,确保稳定和安全生产是最的近海石油和天然气工程,从而导致GTs的冗余配置。此外,利用天然气不能传播将燃烧的火炬在平台由于限制管道的传输容量,这被称为天然的气体排放。因此,有必要基于战略性的特点做一些研究。gydF4y2Ba
挑战已经发布到战略性的操作由于负载的不确定性和海上风力发电:一方面,为了减少污染排放和能源浪费,员工希望减少GTs的输出和利用尽可能多的风能;另一方面,应对不确定性,确保系统的安全稳定运行,电力系统需要储备一定数量的备用容量尽量避免生产关闭由于甩负荷,但它也将增加系统的运营成本。因此,有必要建立一个多目标优化调度模型,考虑系统的运营成本和风力发电的消费。gydF4y2Ba
五个部分都包含在操作成本,即GTs的污染成本和GBs,气井生产的成本,天然气排放的惩罚成本,缩减。gydF4y2Ba
天然气体排放不仅造成能源浪费,还污染了环境,所以目标函数2旨在减少排放的天然气。gydF4y2Ba
OMIESs包含各种各样的能源和设备,和以下四种约束应当符合安全操作。gydF4y2Ba
一般来说,实际的最优调度问题的解决方案包括各种设备的输出在整个系统中,因此,运营商可以在适当的时间做出调整来实现目标。战略性的调度问题提出本文决策变量的约束可以表示如下:gydF4y2Ba
方程(gydF4y2Ba
每个系统的能量流,在每个总线一律平等。gydF4y2Ba
设备在战略性受到节能约束。gydF4y2Ba
方程(gydF4y2Ba
近海石油和天然气平台面临着复杂多变的环境。摘要电力负荷的不确定性和海上风力发电是由随机建模的变量。海上风力发电和电力负荷的预测误差正态分布可以表示如下:gydF4y2Ba
因此,功率平衡约束转化为(gydF4y2Ba
方程(gydF4y2Ba
以确保系统的安全运行,防止风力发电和负荷的不确定性影响了权力平衡,储备能力应满足和down-reserve能力约束。gydF4y2Ba
机会约束方程(gydF4y2Ba
尽管NSGAII [gydF4y2Ba
通常,等式约束,如电力和天然气平衡约束、NSGAII处理起来并不容易,所以有必要等式约束转移到自己不平等的限制;同时,向量维数可以减少和解决算法的效率将会提高。以功率平衡约束为例,具体转换过程如下。gydF4y2Ba
方程(gydF4y2Ba
另一方面,方程(gydF4y2Ba
违反了一些约束生成过程相关的变量,如斜坡率限制,不能总是减少的个人。由于个人使用一些heuristic-based随机方法生成NSGAII,约束处理方法(gydF4y2Ba
它可以看到从方程(gydF4y2Ba
考虑模型的类型和数量的限制,这是有效的规范化的每个约束违反加起来之前,具体细节可以发现在gydF4y2Ba
它可以看到从方程(gydF4y2Ba
在本节中,提出了数值研究和分析的结果,进行基于修改战略性位于中国渤海(gydF4y2Ba
一个战略性的案例。gydF4y2Ba
这种情况下由6-node电力系统,6-node天然气系统和热力系统。EBs位于节点1、4和5的电力系统容量为1.2兆瓦,0.95兆瓦,分别和1.1兆瓦。GTs相关参数表中列出gydF4y2Ba
GTs相关参数(gydF4y2Ba
| 数量的单位gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba |
|---|---|---|---|
| 单位的位置gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba |
| 最大输出(兆瓦)gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba |
| 最小输出(兆瓦)gydF4y2Ba | 12gydF4y2Ba | 9gydF4y2Ba | 12gydF4y2Ba |
| 最大限度的增加率(MW /小时)gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba |
| 最大缓降速率(MW /小时)gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba |
| 是否配备WHRBgydF4y2Ba | 是的gydF4y2Ba | 没有gydF4y2Ba | 没有gydF4y2Ba |
| 二次污染系数gydF4y2Ba | 0.0047gydF4y2Ba | 0.0052gydF4y2Ba | 0.0074gydF4y2Ba |
| 污染系数线性gydF4y2Ba | 0.0940gydF4y2Ba | 0.0730gydF4y2Ba | 0.1180gydF4y2Ba |
| 常系数gydF4y2Ba | 0.4900gydF4y2Ba | 0.2855gydF4y2Ba | 0.5320gydF4y2Ba |
气井相关参数。gydF4y2Ba
| 天然气井的数量gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba |
|---|---|---|---|
| 天然气井的位置gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 5gydF4y2Ba |
| 最小气井产量/ 10gydF4y2Ba6gydF4y2Ba米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba | 0.1000gydF4y2Ba | 0.0113gydF4y2Ba | 0.0050gydF4y2Ba |
| 最大气井产量/ 10gydF4y2Ba6gydF4y2Ba米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba | 0.1313gydF4y2Ba | 0.0158gydF4y2Ba | 0.0071gydF4y2Ba |
| 最低气体排放/ 10gydF4y2Ba6gydF4y2Ba米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba |
| 最大气体排放/ 10gydF4y2Ba6gydF4y2Ba米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba | 0.1000gydF4y2Ba | 0.0113gydF4y2Ba | 0.0050gydF4y2Ba |
| 系数的天然气生产成本/ 10美元gydF4y2Ba6gydF4y2Ba米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba | 20.gydF4y2Ba | 15gydF4y2Ba | 25gydF4y2Ba |
| 违约成本系数的气体排放/ 10美元gydF4y2Ba6gydF4y2Ba米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba | 200年gydF4y2Ba | 150年gydF4y2Ba | 250年gydF4y2Ba |
其他参数。gydF4y2Ba
| 参数gydF4y2Ba | 价值gydF4y2Ba |
|---|---|
| GT的效率gydF4y2Ba | 0.4gydF4y2Ba |
| GT的热损失系数gydF4y2Ba | 0.3gydF4y2Ba |
| WHRB热回收效率gydF4y2Ba | 0.47gydF4y2Ba |
| GB的燃烧效率gydF4y2Ba | 0.85gydF4y2Ba |
| 污染系数GBgydF4y2Ba | 0.24美元/瓦gydF4y2Ba |
| EB的电热转换效率gydF4y2Ba | 0.99gydF4y2Ba |
| 备用容量的因素gydF4y2Ba | 0.12gydF4y2Ba |
| 海上风力发电容量的误差系数gydF4y2Ba | 0.02gydF4y2Ba |
| 海上风力发电输出误差系数gydF4y2Ba | 0.2gydF4y2Ba |
| 错误电力负荷系数gydF4y2Ba | 0.2gydF4y2Ba |
预测曲线的电力、煤气和热负荷是如图gydF4y2Ba
不同的负荷预测曲线。gydF4y2Ba
人口的数量等参数个体,突变率,计算精度选择用于IHCHS-NSGAII指(gydF4y2Ba
除此之外,在这一节中,惩罚函数法(PFM),约束统治原则(CDP),介绍了和原始HCHS HCHS比较的性能改善。烤瓷的参数设置和HCHS可以在找到gydF4y2Ba
从表可以看出gydF4y2Ba
平均可行解决方案在进化过程中使用不同的约束处理方法。gydF4y2Ba
| 一代又一代gydF4y2Ba | One hundred.gydF4y2Ba | 500年gydF4y2Ba | 1000年gydF4y2Ba | 3000年gydF4y2Ba | 5000年gydF4y2Ba | 10000年gydF4y2Ba | 15000年gydF4y2Ba | 18000年gydF4y2Ba | 20000年gydF4y2Ba |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 烤瓷gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 6gydF4y2Ba | 5gydF4y2Ba | 8gydF4y2Ba | 7gydF4y2Ba | 11gydF4y2Ba | 13gydF4y2Ba | 15gydF4y2Ba |
| CDPgydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba | 9gydF4y2Ba | 13gydF4y2Ba | 18gydF4y2Ba | 24gydF4y2Ba | 27gydF4y2Ba | 25gydF4y2Ba | 27gydF4y2Ba |
| HCHSgydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 5gydF4y2Ba | 11gydF4y2Ba | 20.gydF4y2Ba | 22gydF4y2Ba | 29日gydF4y2Ba | 35gydF4y2Ba | 39gydF4y2Ba | 38gydF4y2Ba |
| 改善HCHSgydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba | 7gydF4y2Ba | 12gydF4y2Ba | 22gydF4y2Ba | 27gydF4y2Ba | 36gydF4y2Ba | 47gydF4y2Ba | 50gydF4y2Ba | 50gydF4y2Ba |
最优解集如图gydF4y2Ba
帕累托集IHCHS-NSGAII获得的。gydF4y2Ba
从帕累托分布的角度设置,操作成本和天然气排放不能完全优化的同时。员工需要权衡环保、经济,根据实际需要和稳定性。最后的帕累托最优解并不是连续的。在不连续的解决方案,一个目标函数可能有细微差别,但是其他可以大大优化目标函数。因此,特别要注意在不连续的解决方案的选择。gydF4y2Ba
更重要的是,在帕累托最优解集的两个目标函数选为两个方案。gydF4y2Ba
操作成本比较的两个方案如图gydF4y2Ba
运营成本结构在不同的方案。gydF4y2Ba
从图可以看出gydF4y2Ba
特定的操作成本值。gydF4y2Ba
| 计划gydF4y2Ba | 污染GTs / $的成本gydF4y2Ba | 污染成本GBs /美元gydF4y2Ba | 点球气体排放/ $的成本gydF4y2Ba | 气井/ $的成本gydF4y2Ba | 风的违约成本缩减/美元gydF4y2Ba |
|---|---|---|---|---|---|
| 一个gydF4y2Ba | 238.5283gydF4y2Ba | 6.3072gydF4y2Ba | 0.0142gydF4y2Ba | 16.7387gydF4y2Ba | 289.7100gydF4y2Ba |
| 两个gydF4y2Ba | 242.9183gydF4y2Ba | 6.7028gydF4y2Ba | 0.0008gydF4y2Ba | 19.1436gydF4y2Ba | 347.4900gydF4y2Ba |
从数据可以看出gydF4y2Ba
预测和实际的海上风力发电方案。gydF4y2Ba
预测和实际的海上风力发电方案2。gydF4y2Ba
而海上风力发电可以减少环境污染,还影响战略性的安全稳定运行。摘要biobjective优化模型的基础上,中国共产党提出了提高战略性的经济和减少排放的天然气;因此,天然气排放和操作成本包含的污染成本和风力缩减选择违约成本,分别作为目标函数。此外,IHCHS-NSGAII提出了解决multiconstrained biobjective模型快速、有效地从三个方面,即降维,个人修复过程,标准化和加权和的过程中选择。然后,它是应用于一个战略性的问题,结果表明,该方法可以使NSGAII收敛于可行区域更快;因此,更多的计算资源可以应用于找到更好的帕累托的解决方案。此外,操作成本和天然气排放不能完全优化的同时自帕累托集是不连续的。同时,海上风能的利用率提高了战略性的经济,但增加天然气排放。需要开展进一步的研究的影响能量存储系统,如电池和天然气/蓄热设备。gydF4y2Ba
海外微能源系统集成gydF4y2Ba
综合能源系统gydF4y2Ba
机会约束规划gydF4y2Ba
燃气轮机gydF4y2Ba
燃气锅炉gydF4y2Ba
电热锅炉gydF4y2Ba
能量存储系统gydF4y2Ba
Nondominated排序遗传算法gydF4y2Ba
罚函数法gydF4y2Ba
约束统治原则gydF4y2Ba
NSGAII混合约束的处理策略gydF4y2Ba
改进的混合约束处理策略基于nondominated排序遗传算法。gydF4y2Ba
索引数小时gydF4y2Ba
指数GTsgydF4y2Ba
指数GBsgydF4y2Ba
指数为核心平台gydF4y2Ba
索引用于电力系统节点gydF4y2Ba
指数气体系统节点gydF4y2Ba
EBs的指数。gydF4y2Ba
组GTsgydF4y2Ba
的中央平台gydF4y2Ba
GBs组gydF4y2Ba
EBs的集合。gydF4y2Ba
GT的有功功率输出gydF4y2Ba
气体被GBgydF4y2Ba
气体排放的中央平台gydF4y2Ba
电力系统的电压天使节点gydF4y2Ba
权力被EBgydF4y2Ba
压力的气体系统节点gydF4y2Ba
气体所产生的气体gydF4y2Ba
气体被GTgydF4y2Ba
减少海上风力发电的时期gydF4y2Ba
实际的海上风力发电gydF4y2Ba
海上风能预测时期gydF4y2Ba
处罚限制海上风力发电的成本gydF4y2Ba
最大和最小GT的输出gydF4y2Ba
GT的污染系数gydF4y2Ba
排放系数GBgydF4y2Ba
天然气产量系数中央平台gydF4y2Ba
气体排放系数的中央平台gydF4y2Ba
输电线路的电抗gydF4y2Ba
输电线路的能力gydF4y2Ba
增加和坡道GT的极限gydF4y2Ba
电力负荷在节点gydF4y2Ba
常数与温度、长度、直径、摩擦等管(gydF4y2Ba
最大和最小气井的生产gydF4y2Ba
最大和最小压力的节点gydF4y2Ba
气体负荷节点gydF4y2Ba
热负荷时期gydF4y2Ba
最大输出热能的GBgydF4y2Ba
GT的效率gydF4y2Ba
GT的热损失系数gydF4y2Ba
WHRB热回收效率gydF4y2Ba
天然气热值gydF4y2Ba
EB的效率gydF4y2Ba
电力传输之间的线gydF4y2Ba
天然气管道之间的传播gydF4y2Ba
所提供的热功率WHRB与GTgydF4y2Ba
所提供的热功率GBgydF4y2Ba
EB提供的热功率gydF4y2Ba
气体转换gydF4y2Ba
最大的输出gydF4y2Ba
的转换效率gydF4y2Ba
随机变量描述海上风力发电的预测误差和电力负荷gydF4y2Ba
预测误差的方差的海上风力发电和电力负荷gydF4y2Ba
海上风力发电输出误差系数和能力gydF4y2Ba
错误电力负荷系数gydF4y2Ba
置信系数的功率平衡约束,up-reserve能力约束,down-reserve容量约束gydF4y2Ba
存款准备金的系数gydF4y2Ba
海上风力发电输出,down-reserve需求系数gydF4y2Ba
正态分布函数的反函数gydF4y2Ba
电流和开关代gydF4y2Ba
修复的概率gydF4y2Ba
最小和最大违反gydF4y2Ba
违反了数量gydF4y2Ba
表数据和建模数据用于支持本研究的发现包括在本文中。gydF4y2Ba
作者宣称他们没有竞争的经济利益或个人关系可能出现影响工作报告。gydF4y2Ba
这项工作是国家重点支持的研究和发展项目,中国(2018号yfb0904800)。gydF4y2Ba