本發(fā)明涉及區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)的
技術(shù)領(lǐng)域：
：，特別是一種區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)全自動站網(wǎng)布局優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
：：圖論是運籌學(xué)的重要分支之一，在各學(xué)科中的應(yīng)用性非常強，它不僅可以解決經(jīng)濟管理、社會科學(xué)等方面的問題，而且在物理、控制以及工程規(guī)劃中也得到了廣泛的應(yīng)用。其中，網(wǎng)絡(luò)選址是圖論中網(wǎng)絡(luò)理論的重要內(nèi)容之一，是指在給定網(wǎng)絡(luò)圖上，根據(jù)所要求的某些指標(biāo)選擇最滿意的場址，使所選地址到各服務(wù)對象所在地點的距離總和達到最小，屬于中位點問題。區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)可以用一個圖模型來描述，所涉及的分布式能源站、儲能中心、負荷區(qū)就是圖的節(jié)點，所有可能輸送調(diào)運的管路就構(gòu)成了圖的邊，從而使得冷、熱、電可以互相調(diào)度。在圖的節(jié)點中，要篩選出部分節(jié)點作為能源站和儲能中心的候選節(jié)點，并進一步從中確定若干個點作為能源站的位置，這屬于多中位問題，比單中位點問題更為復(fù)雜。考慮到區(qū)域規(guī)模有限，一般情況下一個儲能中心就能滿足要求，因此，關(guān)于該儲能中心位置的確定，將在能源站數(shù)量位置確定后進而給出。區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)能源站與管網(wǎng)圖(簡稱站網(wǎng)圖)可以記做g＝(v,e,w)，v代表頂點的集合，e代表邊的集合，w代表邊的權(quán)的集合。如圖1所示，其中，v＝v1∪v2∪v3，且兩兩不相交，并有v1＝{v1i|i＝1,2,…,m}，表示候選的能源站和儲能中心集合，v2＝{v2j|j＝1,2,…,n}，表示路網(wǎng)節(jié)點(如交叉點、拐點、接入點等)集合，v3＝{v3k|k＝1,2,…,q}，表示負荷區(qū)集合；e＝{e(v,v’)|v,v’∈v}，表示頂點間的直接連通情況；w＝{d(e)＝dv,v’|e(v,v’)∈e}，表示邊e的權(quán)集，這里定義為能距，表示管線費用，包括建設(shè)費和運行維護費等。在站網(wǎng)圖g＝(v,e,w)中，且v≠v’，用表示能源站v至負荷區(qū)v’的最小能距，s(v)表示v到所有v’的最小能距與v’的負荷需求之積的總和，并加上能源站的初投資后的費用，即：于是，在所有v中使s(v)取最小值的頂點z稱為圖g的中位點，可表示為：此時，使得s(v)最小的點z與所有v’之間的最短路徑所構(gòu)成的子圖，稱為z相對于v3的最小生成樹。能源站建設(shè)與維護的費用年值計算公式為：能源站初投資費用能源站初投資包括土建費用、設(shè)備投資和安裝費用，根據(jù)設(shè)備容量進行非線性最小二乘法擬合得到如下公式：其中，——能源站初投資，元；ves——設(shè)備容量，kw；ces——設(shè)備的單位容量投資成本，元/kw，且假設(shè)所有配套設(shè)備的投資已經(jīng)折算其中。能源站年維護管理費用主要包括人工費和維護費，按下式計算：其中，——年維護管理費用，元；μ1——人工費用比例系數(shù)；μ2——維護費用比例系數(shù)。對于多中位問題中的p中位來說，是指在站網(wǎng)圖g中，若v1中存在一個頂點集合p，使v3中所有頂點至集合p的能距之和最小，則稱集合p為該圖的p中位。根據(jù)這一定義，求p中位實際上就是求出可以作為能源站及其管網(wǎng)布置的最佳組合。但現(xiàn)有技術(shù)和算法無法有效綜合考慮所有因素，總會造成資源和資金的浪費,表現(xiàn)在：首先，現(xiàn)有技術(shù)在確定能源站的數(shù)量時往往采用主觀經(jīng)驗方式人為指定，缺少客觀精確的計算依據(jù)；其次，現(xiàn)有技術(shù)在進行管網(wǎng)布局優(yōu)化時僅考慮了管網(wǎng)本身的建設(shè)與運維費用或者也結(jié)合了用戶的需求，但是沒有將供給側(cè)能源站的定量布局問題作為系統(tǒng)的一部分一并予以考慮，這種割裂的做法具有片面性，無法使得系統(tǒng)整體達到最優(yōu)；最后，現(xiàn)有技術(shù)在進行管網(wǎng)布局優(yōu)化時沒有考慮儲能問題，然而就區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)來說，復(fù)雜多變的能源供給與需求之間的實時調(diào)度與能量平衡離不開儲能技術(shù)，關(guān)于儲能中心的選址優(yōu)化方案是現(xiàn)有技術(shù)無法達到的。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理，克服現(xiàn)有技術(shù)不足的全面、綜合地考慮了區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)站網(wǎng)布局優(yōu)化問題，所給方案使得區(qū)域資源利用和資金投入達到全局最優(yōu)的區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)全自動站網(wǎng)布局優(yōu)化方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)手段是：一種區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)全自動站網(wǎng)布局優(yōu)化方法，包括以下步驟：第一步，建立區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)能源站與管網(wǎng)圖，記做g＝(v,e,w)，v代表頂點的集合，e代表邊的集合，w代表邊的權(quán)的集合，其中，v＝v1∪v2∪v3，且兩兩不相交，并有v1＝{v1i|i＝1,2,…,m}，表示候選的能源站和儲能中心集合，v2＝{v2j|j＝1,2,…,n}，表示路網(wǎng)節(jié)點(如交叉點、拐點、接入點等)集合，v3＝{v3k|k＝1,2,…,q}，表示負荷區(qū)集合；e＝{e(v,v’)|v,v’∈v}，表示頂點間的直接連通情況；第二步，建立能距定義，w＝{d(e)＝dv,v’|e(v,v’)∈e}，表示邊e的權(quán)集，這里定義為能距，表示管線費用，包括建設(shè)費和運行維護費，在站網(wǎng)圖g中，若v1中存在一個頂點集合p，使v3中所有頂點至集合p的能距之和最小，則稱集合p為該圖的p中位，在站網(wǎng)圖g的候選能源站集合v1中找出子集p，為負荷區(qū)集合v3中的負荷需求點提供服務(wù)，使得所選|p|個能源站和全部負荷區(qū)的最小能距與負荷需求之積的總和最小，因此，模型可表述為求解集合p＝{v|v∈v1，}，使得：且滿足以下條件：公式(1)表示對于v1的全部子集x來說，p中位是使得s(v)之和最小的集合x；公式(2)給出了s(v)的實現(xiàn)，并且使得s(v)之和最小的點vi與中所有之間的最短路徑所構(gòu)成的子圖，稱為vi相對于的最小生成樹；公式(3)表明所有負荷區(qū)都享受能源站的服務(wù)；公式(4)表明每個負荷區(qū)只能由一個能源站提供服務(wù)；第三步，基于能距的定址布網(wǎng)算法，在已知所有負荷區(qū)的負荷預(yù)測值和供能系統(tǒng)容量的前提下，根據(jù)p中位的數(shù)學(xué)模型，確定能源站的數(shù)量和位置、儲能中心的位置以及管網(wǎng)的布局走向,在站網(wǎng)圖g＝(v,e,w)中，v,v’∈v，且v≠v’，頂點v至頂點v’路線的費用年值用能距d來表示，即：其中，pl——表示管線；r——利率；l——項目壽命年限。管線初投資包含了管線建設(shè)所有投資，包括管材、管路附件、保溫以及施工的費用，按照下面的公式計算：其中，——管線初投資，計算單位為元；di——管段i的管徑，計算單位為m；li——管段i的長度，計算單位為m；k——管線節(jié)點數(shù)；c(di)——管段i的單位造價，計算單位為元/m。循環(huán)水泵運行電費計算公式如下：其中，——循環(huán)水泵年運行費用，計算單位為元；fp——循環(huán)水泵的設(shè)計流量，計算單位為m3/s；pp——循環(huán)水泵的工作壓力，計算單位為pa；ce——電價，計算單位為元/kw·h；ηp——水泵的機電效率；tp——循環(huán)水泵的年最大工作時間，計算單位為h。輸水管道冷(熱)量損失費用的計算公式如下：其中，——輸水管道冷(熱)量損失費用，計算單位為元；λ——保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，計算單位為w/(m·℃)；tc——輸水管道內(nèi)外平均溫度差，計算單位為℃；δi——管道的厚度，計算單位為m；δti——管道保溫層的厚度，計算單位為m；cop——系統(tǒng)的能效比。管線的折舊、維護費用按下式計算：其中，——管線的年折舊、維護費用，計算單位為元；——折舊率；——維護費用比例系數(shù)。所述的第三步中，基于能距的定址布網(wǎng)算法包括以下步驟：對于站網(wǎng)圖g＝(v,e,w)，假定x是v1的子集，k＝|x|表示集合x的元素個數(shù)，k＝1,2,…,m，m是v1的元素個數(shù)；用xk表示含有k個元素的集合，表示v1冪集的子集，是由只含有k個元素的v1的子集組成的，初始時，令k＝1，中位點集合經(jīng)濟成本f(p)＝0，更新標(biāo)志變量flag＝0，步驟1：采用floyd最短路徑計算法建立圖g各頂點間的最小能距矩陣m，即：i，j＝1，2，...，j，j＝|v|＝m+n+q且有步驟2：如果k>m，跳轉(zhuǎn)至步驟8，否則，執(zhí)行步驟3；步驟3：如果當(dāng)flag＝1時跳轉(zhuǎn)至步驟7，否則執(zhí)行步驟8；如果則對于所有的給定vj∈v3，若則將vj放入集合中；重復(fù)該過程，直至v3中的全部元素均得到分配；步驟4：對于所有的計算s(vi)，即：然后求和，得到：步驟5：若則更新f(p)和p，即并保存集合中頂點到v3的所有最小生成樹，且置flag＝1；步驟6：r＝r+1，轉(zhuǎn)到步驟3；步驟7：k＝k+1，r＝1，轉(zhuǎn)到步驟2；步驟8：輸出最小經(jīng)濟成本f(p)、中位點集合p以及相應(yīng)的最小生成樹集合，其中，p中位點即為規(guī)劃能源站的位置，數(shù)量為|p|，最小生成樹即為管網(wǎng)布局方案；步驟9：對于v1中去掉p中位點后剩余的所有候選頂點vi，找出與全部p中位點vj能距之和最小的點v，即計算g(v)：并將v作為儲能中心的位置，其與p之間的最短路徑作為儲能中心與能源站間的管線走向，至此，算法結(jié)束。本發(fā)明的有益效果是：1.供給側(cè)能源站數(shù)量和位置的確定是客觀的，能源站與用戶之間的管網(wǎng)布局是最優(yōu)的，均為區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)站網(wǎng)布局優(yōu)化算法精確計算的結(jié)果；2.儲能中心的位置以及與能源站之間的管線走向同樣也是算法精確計算的結(jié)果，是所有能源站能源儲存與調(diào)取的最佳位置；3.提出能距概念，直接面對站網(wǎng)投資與運維費用問題，全面、綜合地考慮了區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)站網(wǎng)布局優(yōu)化所涉及的各種因素，所給方案使得區(qū)域資源利用和資金投入達到全局最優(yōu)。附圖說明圖1是本發(fā)明中站網(wǎng)規(guī)劃示意圖。圖2是本發(fā)明中基于能距的定址布網(wǎng)算法的流程圖。圖3是本發(fā)明中實施例1中能源站定址布網(wǎng)優(yōu)化結(jié)果。圖4是本發(fā)明中實施例2中站網(wǎng)規(guī)劃示意圖。圖5是本發(fā)明中實施例2中能源站定址布網(wǎng)優(yōu)化結(jié)果。圖6是本發(fā)明中實施例3中站網(wǎng)規(guī)劃示意圖。圖7是本發(fā)明中實施例3中能源站定址布網(wǎng)優(yōu)化結(jié)果。圖中，黑色方塊結(jié)點表示候選的能源站和儲能中心位置，黑色圓形結(jié)點表示各個負荷區(qū)的位置；黑色實線表示道路，黑色虛線表示能源站或儲能中心候選結(jié)點、負荷區(qū)結(jié)點與其周圍可能的域內(nèi)管線布局走向。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。具體實施例1，如圖1所示，一種區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)全自動站網(wǎng)布局優(yōu)化方法，包括以下步驟：第一步，建立區(qū)域能源互聯(lián)網(wǎng)能源站與管網(wǎng)圖，記做g＝(v,e,w)，v代表頂點的集合，e代表邊的集合，w代表邊的權(quán)的集合，其中，v＝v1∪v2∪v3，且兩兩不相交，并有v1＝{v1i|i＝1,2,…,m}，表示候選的能源站和儲能中心集合，v2＝{v2j|j＝1,2,…,n}，表示路網(wǎng)節(jié)點(如交叉點、拐點、接入點等)集合，v3＝{v3k|k＝1,2,…,q}，表示負荷區(qū)集合；e＝{e(v,v’)|v,v’∈v}，表示頂點間的直接連通情況；第二步，建立能距定義，w＝{d(e)＝dv,v’|e(v,v’)∈e}，表示邊e的權(quán)集，這里定義為能距，表示管線費用，包括建設(shè)費和運行維護費，在站網(wǎng)圖g中，若v1中存在一個頂點集合p，使v3中所有頂點至集合p的能距之和最小，則稱集合p為該圖的p中位，在站網(wǎng)圖g的候選能源站集合v1中找出子集p，為負荷區(qū)集合v3中的負荷需求點提供服務(wù)，使得所選|p|個能源站和全部負荷區(qū)的最小能距與負荷需求之積的總和最小，因此，模型可表述為求解集合p＝{v|v∈v1，}，使得：且滿足以下條件：公式(1)表示對于v1的全部子集x來說，p中位是使得s(v)之和最小的集合x；公式(2)給出了s(v)的實現(xiàn)，并且使得s(v)之和最小的點vi與中所有v′i之間的最短路徑所構(gòu)成的子圖，稱為vi相對于的最小生成樹；公式(3)表明所有負荷區(qū)都享受能源站的服務(wù)；公式(4)表明每個負荷區(qū)只能由一個能源站提供服務(wù)；第三步，基于能距的定址布網(wǎng)算法，在已知所有負荷區(qū)的負荷預(yù)測值和供能系統(tǒng)容量的前提下，根據(jù)p中位的數(shù)學(xué)模型，確定能源站的數(shù)量和位置、儲能中心的位置以及管網(wǎng)的布局走向,在站網(wǎng)圖g＝(v,e,w)中，v,v’∈v，且v≠v’，頂點v至頂點v’路線的費用年值用能距d來表示，即：其中，pl——表示管線；r——利率；l——項目壽命年限。管線初投資包含了管線建設(shè)所有投資，包括管材、管路附件、保溫以及施工的費用，按照下面的公式計算：其中，——管線初投資，計算單位為元；di——管段i的管徑，計算單位為m；li——管段i的長度，計算單位為m；k——管線節(jié)點數(shù)；c(di)——管段i的單位造價，計算單位為元/m。循環(huán)水泵運行電費計算公式如下：其中，——循環(huán)水泵年運行費用，計算單位為元；fp——循環(huán)水泵的設(shè)計流量，計算單位為m3/s；pp——循環(huán)水泵的工作壓力，計算單位為pa；ce——電價，計算單位為元/kw·h；ηp——水泵的機電效率；tp——循環(huán)水泵的年最大工作時間，計算單位為h。輸水管道冷(熱)量損失費用的計算公式如下：其中，——輸水管道冷(熱)量損失費用，計算單位為元；λ——保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，計算單位為w/(m·℃)；tc——輸水管道內(nèi)外平均溫度差，計算單位為℃；δi——管道的厚度，計算單位為m；δti——管道保溫層的厚度，計算單位為m；cop——系統(tǒng)的能效比。管線的折舊、維護費用按下式計算：其中，——管線的年折舊、維護費用，計算單位為元；——折舊率；——維護費用比例系數(shù)。所述的第二步中，其中，pl——表示管線；r——利率，取6％；l——項目壽命年限，設(shè)為20年。管線初投資包含了管線建設(shè)所有投資，包括管材、管路附件、保溫以及施工的費用，按照下面的公式計算：其中，——管線初投資，元；di——管段i的管徑，m，取0.5m；li——管段i的長度，m；k——管線節(jié)點數(shù)；c(di)——管段i的單位造價，元/m，取c(di)＝9.4868+4.942di。循環(huán)水泵運行電費計算公式如下：其中，——循環(huán)水泵年運行費用，元；fp——循環(huán)水泵的設(shè)計流量，m3/s，取1.8-3m3/s；pp——循環(huán)水泵的工作壓力，pa，取150kpa；ce——電價，元/kw·h，取0.60元/kw·h；ηp——水泵的機電效率，取0.5-0.7；tp——循環(huán)水泵的年最大工作時間，h，取3360h。輸水管道冷(熱)量損失費用的計算公式如下：其中，——輸水管道冷(熱)量損失費用，元；λ——保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，w/(m·℃)，取0.06w/(m·℃)；tc——輸水管道內(nèi)外平均溫度差，℃，取10℃；δi——管道的厚度，m，取0.5m；δti——管道保溫層的厚度，m，取0.09m；cop——系統(tǒng)的能效比，取4.2。管線的折舊、維護費用按下式計算：其中，——管線的年折舊、維護費用，元；——折舊率，取3％；——維護費用比例系數(shù)，取0.015。所述的第三步中，基于能距的定址布網(wǎng)算法包括以下步驟：對于站網(wǎng)圖g＝(v,e,w)，假定x是v1的子集，k＝|x|表示集合x的元素個數(shù)，k＝1,2,…,m，m是v1的元素個數(shù)；用xk表示含有k個元素的集合，表示v1冪集的子集，是由只含有k個元素的v1的子集組成的，初始時，令k＝1，中位點集合經(jīng)濟成本f(p)＝0，更新標(biāo)志變量flag＝0，步驟1：采用floyd最短路徑計算法建立圖g各頂點間的最小能距矩陣m，即：i，j＝1，2，...，j，j＝|v|＝m+n+q且有步驟2：如果k>m，跳轉(zhuǎn)至步驟8，否則，執(zhí)行步驟3；步驟3：如果當(dāng)flag＝1時跳轉(zhuǎn)至步驟7，否則執(zhí)行步驟8；如果則對于所有的給定vj∈v3，若則將vj放入集合中；重復(fù)該過程，直至v3中的全部元素均得到分配；步驟4：對于所有的計算s(vi)，即：然后求和，得到：步驟5：若則更新f(p)和p，即并保存集合中頂點到v3的所有最小生成樹，且置flag＝1；步驟6：r＝r+1，轉(zhuǎn)到步驟3；步驟7：k＝k+1，r＝1，轉(zhuǎn)到步驟2；步驟8：輸出最小經(jīng)濟成本f(p)、中位點集合p以及相應(yīng)的最小生成樹集合，其中，p中位點即為規(guī)劃能源站的位置，數(shù)量為|p|，最小生成樹即為管網(wǎng)布局方案；步驟9：對于v1中去掉p中位點后剩余的所有候選頂點vi，找出與全部p中位點vj能距之和最小的點v，即計算g(v)：并將v作為儲能中心的位置，其與p之間的最短路徑作為儲能中心與能源站間的管線走向，至此，算法結(jié)束。算例分別取自不同地理位置的規(guī)劃中或已有區(qū)域，原始地圖及相關(guān)經(jīng)緯度坐標(biāo)采集自國際上最大的開源地圖系統(tǒng)openstreetmap(網(wǎng)址：http://www.openstreetmap.org)，并經(jīng)由josm(網(wǎng)址http://josm.openstreetmap.de/)軟件二次編輯得到。路網(wǎng)中的黑色方塊結(jié)點表示候選的能源站和儲能中心位置，黑色圓形結(jié)點表示各個負荷區(qū)的位置；黑色實線表示道路，黑色虛線表示能源站或儲能中心候選結(jié)點、負荷區(qū)結(jié)點與其周圍可能的域內(nèi)管線布局走向，這里采用與四周道路垂直的方式予以確定，此時接入管線最短。3個算例均采用表1中的參數(shù)設(shè)置進行仿真計算。表1仿真參數(shù)表table1tableofsimulationreferences具體實施例1設(shè)有一路網(wǎng)，同圖1。其中，候選的能源站和儲能中心結(jié)點共7個，負荷區(qū)結(jié)點共15個。算例地圖位于緯度范圍[36.991,37.005]、經(jīng)度范圍[117.182,117.200]的矩形區(qū)域內(nèi)。假定算例負荷區(qū)的年度負荷總需求如表2所示，能源站總?cè)萘繛?mw。表2負荷數(shù)據(jù)表table2tableofloadsdata算例全部初始數(shù)據(jù)以xml格式文件提交本文算法進行優(yōu)化計算，從而得到圖3所示的站網(wǎng)布局優(yōu)化結(jié)果。具體來說就是：首先，采用floyd最短路徑算法建立圖中各頂點間的最小能距矩陣；其次，為使系統(tǒng)整體最經(jīng)濟，成本最優(yōu)，算例假設(shè)項目壽命設(shè)計年限20年，利率6％，管徑0.5m，循環(huán)水泵流量2m3/s，工作壓力150kpa,機電效率0.6，年最大工作時間3360h，電價0.60元/kw·h，保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)0.06w/(m·℃)，輸水管道內(nèi)外平均溫度差10℃，保溫層厚度0.09m，系統(tǒng)能效比取4.2，折舊率取3％，維護費用比例系數(shù)取0.015，以此計算系統(tǒng)最優(yōu)初投資和年度運維費用；第三，先假設(shè)中位點集合p中僅含有1個元素，然后遍歷7個能源站和儲能中心候選結(jié)點，根據(jù)p中位模型找出最優(yōu)位置并保存；第四，假設(shè)p中含有2個元素，然后遍歷7個候選結(jié)點的兩兩組合，找出最優(yōu)組合并保存；第五，持續(xù)這一過程，直至沒有更優(yōu)的結(jié)果出現(xiàn)，此時p中的元素即為所確定的能源站，相應(yīng)的最小生成樹作為能源站與全部負荷區(qū)之間的管線走向；第六，在剩余候選結(jié)點中，找出與全部能源站能距之和最小的結(jié)點，將其作為儲能中心的位置，相應(yīng)的最小生成樹作為儲能中心與能源站間的管線走向?？梢钥闯?，本發(fā)明所確定的能源站數(shù)量和位置是客觀的，管網(wǎng)布局是最優(yōu)的，均為算法精確計算的結(jié)果，摒棄了現(xiàn)有技術(shù)在確定能源站數(shù)量和位置時的主觀經(jīng)驗方式以及片面的局部優(yōu)化技術(shù)，與此同時，儲能中心的引入及選址優(yōu)化同樣也是算法精確計算的結(jié)果，這是目前現(xiàn)有技術(shù)沒有考慮或無法做到的。在圖3中，三個黑色方塊結(jié)點是本文所提定址布網(wǎng)算法最終確定的p中位集合，是對能源站數(shù)量及其位置的優(yōu)化結(jié)果，是由算法根據(jù)基于能距的p中位模型自動判定并計算得到的，與此同時形成黑色粗實線路徑表示的相應(yīng)的管網(wǎng)布局最優(yōu)方案，從而使得全部負荷區(qū)至既定能源站集合的能距之和最小。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，每個能源站都有著自己的供能范圍，實現(xiàn)一對多的能源輸出；換句話說，一個負荷區(qū)僅由一個指定的能源站進行能源供給，即一對一的能源需求。然而，在謀求最小能距這一目標(biāo)的前提下，這種分區(qū)供能不可避免地面臨著一個挑戰(zhàn)，那就是能源供給的過剩或欠缺問題。通過儲能中心的引入，很好地解決了上面提到的能源供給過剩和欠缺的問題。其中，黑色三角形結(jié)點表示所確定的儲能中心位置，黑色粗虛線路徑表示儲能中心與既定能源站之間的管網(wǎng)布局方案，此時能距最小，是在能源站及其負荷管網(wǎng)確定基礎(chǔ)上進一步得到的。當(dāng)某個能源站供能富裕時，多余能源將通過連接管線儲存到儲能中心，在能源站能源供給無法滿足負荷需求時予以補充，從而起到能源站間緩沖器的作用，促進整個區(qū)域能源供給和需求之間的動態(tài)平衡，提高供能系統(tǒng)的可靠性和能源利用效率。從圖3可以看出，管網(wǎng)具有枝狀多源能源總線的特點，存在著管線重合的現(xiàn)象(由最大粗度黑色實線表示)，可以通過增加管徑的方法合并重合管線，從而避免多線并存的情況發(fā)生，繼而減小成本。具體實施例2表3負荷數(shù)據(jù)表table3tableofloadsdata如圖4所示，候選的能源站和儲能中心結(jié)點共7個，負荷區(qū)結(jié)點共24個。算例地圖位于緯度范圍[36.99,37.01]、經(jīng)度范圍[117.20,117.23]的矩形區(qū)域內(nèi)。假定算例負荷區(qū)的年度負荷總需求如表3所示，能源站總?cè)萘繛?.6mw。算例全部初始數(shù)據(jù)以xml格式文件提交本文算法進行優(yōu)化計算，從而得到圖5所示的站網(wǎng)布局優(yōu)化結(jié)果。具體來說就是：首先，采用floyd最短路徑算法建立圖中各頂點間的最小能距矩陣；其次，為使系統(tǒng)整體最經(jīng)濟，成本最優(yōu)，算例假設(shè)項目壽命設(shè)計年限20年，利率6％，管徑0.5m，循環(huán)水泵流量2m3/s，工作壓力150kpa,機電效率0.6，年最大工作時間3360h，電價0.60元/kw·h，保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)0.06w/(m·℃)，輸水管道內(nèi)外平均溫度差10℃，保溫層厚度0.09m，系統(tǒng)能效比取4.2，折舊率取3％，維護費用比例系數(shù)取0.015，以此計算系統(tǒng)最優(yōu)初投資和年度運維費用；第三，先假設(shè)中位點集合p中僅含有1個元素，然后遍歷7個能源站和儲能中心候選結(jié)點，根據(jù)p中位模型找出最優(yōu)位置并保存；第四，假設(shè)p中含有2個元素，然后遍歷7個候選結(jié)點的兩兩組合，找出最優(yōu)組合并保存；第五，持續(xù)這一過程，直至沒有更優(yōu)的結(jié)果出現(xiàn)，此時p中的元素即為所確定的能源站，相應(yīng)的最小生成樹作為能源站與全部負荷區(qū)之間的管線走向；第六，在剩余候選結(jié)點中，找出與全部能源站能距之和最小的結(jié)點，將其作為儲能中心的位置，相應(yīng)的最小生成樹作為儲能中心與能源站間的管線走向?？梢钥闯?，本發(fā)明所確定的能源站數(shù)量和位置是客觀的，管網(wǎng)布局是最優(yōu)的，均為算法精確計算的結(jié)果，摒棄了現(xiàn)有技術(shù)在確定能源站數(shù)量和位置時的主觀經(jīng)驗方式以及片面的局部優(yōu)化技術(shù)，與此同時，儲能中心的引入及選址優(yōu)化同樣也是算法精確計算的結(jié)果，這是目前現(xiàn)有技術(shù)沒有考慮或無法做到的。在圖5中，三個黑色方塊結(jié)點是本文所提定址布網(wǎng)算法最終確定的p中位集合，是對能源站數(shù)量及其位置的優(yōu)化結(jié)果，是由算法根據(jù)基于能距的p中位模型自動判定并計算得到的，與此同時形成黑色粗實線路徑表示的相應(yīng)的管網(wǎng)布局最優(yōu)方案，從而使得全部負荷區(qū)至既定能源站集合的能距之和最小。黑色三角形結(jié)點表示所確定的儲能中心位置，黑色粗虛線路徑表示儲能中心與既定能源站之間的管網(wǎng)布局方案，此時能距最小，是在能源站及其負荷管網(wǎng)確定基礎(chǔ)上進一步得到的。當(dāng)某個能源站供能富裕時，多余能源將通過連接管線儲存到儲能中心，在能源站能源供給無法滿足負荷需求時予以補充，從而起到能源站間緩沖器的作用，促進整個區(qū)域能源供給和需求之間的動態(tài)平衡，提高供能系統(tǒng)的可靠性和能源利用效率。管網(wǎng)具有枝狀多源能源總線的特點，對于存在著的管線重合現(xiàn)象(由最大粗度黑色實線表示)，可以通過增加管徑的方法合并重合管線，從而避免多線并存的情況發(fā)生，繼而減小成本。具體實施例3，如圖6所示，候選的能源站和儲能中心結(jié)點共10個，負荷區(qū)結(jié)點共36個。算例地圖位于緯度范圍[40.77,40.80]、經(jīng)度范圍[-73.86,-73.82]的矩形區(qū)域內(nèi)。假定算例負荷區(qū)的年度負荷總需求如表4所示，能源站總?cè)萘繛?mw。表4負荷數(shù)據(jù)表table4tableofloadsdata算例全部初始數(shù)據(jù)以xml格式文件提交本文算法進行優(yōu)化計算，從而得到圖7所示的站網(wǎng)布局優(yōu)化結(jié)果。具體來說就是：首先，采用floyd最短路徑算法建立圖中各頂點間的最小能距矩陣；其次，為使系統(tǒng)整體最經(jīng)濟，成本最優(yōu)，算例假設(shè)項目壽命設(shè)計年限20年，利率6％，管徑0.5m，循環(huán)水泵流量2m3/s，工作壓力150kpa,機電效率0.6，年最大工作時間3360h，電價0.60元/kw·h，保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)0.06w/(m·℃)，輸水管道內(nèi)外平均溫度差10℃，保溫層厚度0.09m，系統(tǒng)能效比取4.2，折舊率取3％，維護費用比例系數(shù)取0.015，以此計算系統(tǒng)最優(yōu)初投資和年度運維費用；第三，先假設(shè)中位點集合p中僅含有1個元素，然后遍歷10個能源站和儲能中心候選結(jié)點，根據(jù)p中位模型找出最優(yōu)位置并保存；第四，假設(shè)p中含有2個元素，然后遍歷10個候選結(jié)點的兩兩組合，找出最優(yōu)組合并保存；第五，持續(xù)這一過程，直至沒有更優(yōu)的結(jié)果出現(xiàn)，此時p中的元素即為所確定的能源站，相應(yīng)的最小生成樹作為能源站與全部負荷區(qū)之間的管線走向；第六，在剩余候選結(jié)點中，找出與全部能源站能距之和最小的結(jié)點，將其作為儲能中心的位置，相應(yīng)的最小生成樹作為儲能中心與能源站間的管線走向?？梢钥闯?，本發(fā)明所確定的能源站數(shù)量和位置是客觀的，管網(wǎng)布局是最優(yōu)的，均為算法精確計算的結(jié)果，摒棄了現(xiàn)有技術(shù)在確定能源站數(shù)量和位置時的主觀經(jīng)驗方式以及片面的局部優(yōu)化技術(shù)，與此同時，儲能中心的引入及選址優(yōu)化同樣也是算法精確計算的結(jié)果，這是目前現(xiàn)有技術(shù)沒有考慮或無法做到的。在圖7中，四個黑色方塊結(jié)點是本文所提定址布網(wǎng)算法最終確定的p中位集合，是對能源站數(shù)量及其位置的優(yōu)化結(jié)果，是由算法根據(jù)基于能距的p中位模型自動判定并計算得到的，與此同時形成黑色粗實線路徑表示的相應(yīng)的管網(wǎng)布局最優(yōu)方案，從而使得全部負荷區(qū)至既定能源站集合的能距之和最小。黑色三角形結(jié)點表示所確定的儲能中心位置，黑色粗虛線路徑表示儲能中心與既定能源站之間的管網(wǎng)布局方案，此時能距最小，是在能源站及其負荷管網(wǎng)確定基礎(chǔ)上進一步得到的。當(dāng)某個能源站供能富裕時，多余能源將通過連接管線儲存到儲能中心，在能源站能源供給無法滿足負荷需求時予以補充，從而起到能源站間緩沖器的作用，促進整個區(qū)域能源供給和需求之間的動態(tài)平衡，提高供能系統(tǒng)的可靠性和能源利用效率。管網(wǎng)具有枝狀多源能源總線的特點，對于存在著的管線重合現(xiàn)象(由最大粗度黑色實線表示)，可以通過增加管徑的方法合并重合管線，從而避免多線并存的情況發(fā)生，繼而減小成本。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12