区域综合能源站选址及容量确定方法及装置与流程

[0001]
本发明涉及一种综合能源站选址技术领域，是一种区域综合能源站选址及容量确定方法及装置。


背景技术：

[0002]
综合能源站选址及容量规划是在规划区域内确定综合能源站的数量、容量和位置，能够有效降低综合能源站及管网投资及运行费用，提升系统经济性。
[0003]
现有的方法是假定聚类数是1,2,...,n的条件下，基于k-means聚类算法将区域内冷热负荷聚类，各个聚类中心就是各综合能源站的位置，每个聚类的冷热负荷乘以同时系数得到综合能源站的容量。但是，该方法仅仅依靠冷热负荷的位置确定最近的综合能源站，缺乏考虑冷热负荷时序耦合特性对综合能源站位置的影响，而且同时系数很难准确的给定，影响综合能源站选址及容量规划的经济性。


技术实现要素：

[0004]
本发明提供了一种区域综合能源站选址及容量确定方法及装置，克服了上述现有技术之不足，其能解决有效综合能源站选址及容量规划方法存在的同时系数不易准确确定，且未结合冷热负荷时序耦合特性，从而影响综合能源站选址及容量的经济效益的问题。
[0005]
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种区域综合能源站选址及容量确定方法，包括：
[0006]
获取基础参数，其中基础参数包括规划区域内综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]，规划区域内冷热负荷总数n
ld
，各冷热负荷的位置、白天功率值和夜晚功率值，迭代次数n
it
；
[0007]
将所有冷热负荷作为数据集，综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]中各个综合能源站数量作为不同的聚类数目，根据聚类数目和迭代次数n
it
对冷热负荷进行k均值聚类分析，获得每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的结果数据，其中结果数据包括各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
、综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
；
[0008]
将每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
和综合能源站容量g
k,it
相加，找出最小值，获得与之对应的综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
。
[0009]
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
[0010]
上述根据聚类数目和迭代次数n
it
对冷热负荷进行k均值聚类分析，获得每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的结果数据，包括：
[0011]
将所有冷热负荷作为数据集，规划区域内综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]中各个综合能源站数量作为不同的聚类数目；
[0012]
设定聚类数目k＝n
min
；
[0013]
随机选取k个聚类的中心，按迭代次数n
it
对冷热负荷进行k均值聚类分析，获得每一次迭代产生的结果数据，其中结果数据包括各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离
之和d
k,it
、综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
；
[0014]
设定聚类数目k＝k+1，随机选取k个聚类的中心，按迭代次数n
it
对冷热负荷进行k均值聚类分析，获得每一次迭代产生的结果数据，直至k大于n
max
。
[0015]
上述随机选取k个聚类的中心，按迭代次数n
it
对冷热负荷进行k均值聚类分析，包括：
[0016]
设定迭代次数it＝1；
[0017]
随机选取k个聚类的中心，设定冷热负荷编号l＝1；
[0018]
确定冷热负荷l到k个聚类中心沿街道路径的距离d
l,k
，将冷热负荷l放入距其最近的聚类中心所在的集合，并更新该聚类的距离中心；
[0019]
设定冷热负荷编号l＝l+1，并判断是否l≤n
ld
，若是，则循环上述聚类过程，若否，则获取该次迭代产生的结果数据，其中结果数据包括各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
、综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
；
[0020]
设定迭代次数it＝it+1，并判断是否it≤it
max
，若是，则循环上述聚类过程，若否，则结束。
[0021]
上述每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的综合能源站容量g
k,it
如下式所示：
[0022][0023][0024]
其中，聚类k＝1,2,...,k，e
k,it
为每个聚类中所有冷热负荷的最大功率值，n
k,it
为聚类k的冷热负荷总数，p
day,i
,p
night,i
分别是聚类k中第i各冷热负荷的白天功率值和夜晚功率值，i是聚类k内冷热负荷编号。
[0025]
上述每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的综合能源站站址(x
k,it
,y
k,it
)，如下式所示：
[0026][0027]
其中，综合能源站k＝1,2,...,k，n
k
为聚类k中的冷热负荷总数，i是聚类k内冷热负荷编号，(x
i
,y
i
)是第i个冷热负荷的位置。
[0028]
上述获取规划区域内综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]，包括：
[0029]
获取规划区域总面积s，综合能源站最小供能半径r
min
，综合能源站最大供能半径r
max
；通过下式获取规划区域内综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]。
[0030]
n
min
＝s/r
max
,n
max
＝s/r
min
[0031]
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种区域综合能源站选址及容量确定装置，包括：
[0032]
基础参数获取单元，获取基础参数，其中基础参数包括规划区域内综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]，规划区域内冷热负荷总数n
ld
，各冷热负荷的位置、白天功率值和夜晚功率值，迭代次数n
it
；
[0033]
聚类处理单元，将所有冷热负荷作为数据集，综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]中各个综合能源站数量作为不同的聚类数目，根据聚类数目和迭代次数n
it
对冷热负荷进行k均值聚类分析，获得每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的结果数据，其中结果数据包括各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
、综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
；
[0034]
选址及容量确定单元，将每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
和综合能源站容量g
k,it
相加，找出最小值，获得与之对应的综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
。
[0035]
本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种存储介质，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行区域综合能源站选址及容量确定方法。
[0036]
本发明的技术方案之四是通过以下措施来实现的：一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现区域综合能源站选址及容量确定方法。
[0037]
本发明无需设置同时系数，使用k均值聚类算法并结合冷热负荷时序耦合特性，即各冷热负荷白天功率值和夜晚功率值差距较大的特点，使得到的聚类冷热负荷白天和夜晚数值向相同方向靠近，确保了综合能源系统在时间轴上最大效率的利用，实现区域综合能源站选址及容量，从而降低综合能源系统的规划容量，降低配套的管网建设费用，提高综合能源站规划的经济效益。
附图说明
[0038]
附图1为本发明实施例1的选址及容量确定方法流程图。
[0039]
附图2为本发明实施例2的选址及容量确定方法流程图。
[0040]
附图3为本发明实施例2中对冷热负荷进行k均值聚类分析的方法流程图。
[0041]
附图4为本发明实施例3的结构框图。
[0042]
附图5为本发明实施例3的规划区域示意图。
具体实施方式
[0043]
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0044]
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
[0045]
实施例1：如附图1所示，本实施例公开了区域综合能源站选址及容量确定方法，包括：
[0046]
s101，获取基础参数，其中基础参数包括规划区域内综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]，规划区域内冷热负荷总数n
ld
，各冷热负荷的位置、白天功率值和夜晚功率值，迭代次数n
it
；
[0047]
s102，将所有冷热负荷作为数据集，综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]中各个综合能源站数量作为不同的聚类数目，根据聚类数目和迭代次数n
it
对冷热负荷进行k均值聚类分析，获得每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的结果数据，其中结果数据包括各冷热负
荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
、综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
；
[0048]
s103，将每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
和综合能源站容量g
k,it
相加，找出最小值，获得与之对应的综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
。
[0049]
上述技术方案步骤s101中，获取规划区域内综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]，包括：
[0050]
1、获取规划区域总面积s，综合能源站最小供能半径r
min
，综合能源站最大供能半径r
max
；
[0051]
2、通过下式获取规划区域内综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]；
[0052]
n
min
＝s/r
max
,n
max
＝s/r
min
[0053]
上述技术方案步骤s102中，每一个聚类数目对应的每一次迭代都会产生的结果数据，其中结果数据包括各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
、综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
；综合能源站容量g
k,it
为所有聚类内冷热负荷最大功率值之和，其中聚类内冷热负荷最大功率值是分别将聚类内所有冷热负荷的白天功率值求和，夜晚功率值求和，在其中选出最大值作为该聚类在该次迭代中对应的冷热负荷最大功率值；每一次迭代对应的综合能源站站址为每一次迭代的聚类中心。
[0054]
上述技术方案步骤s103中，通过将每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
和综合能源站容量g
k,it
相加，选出最小值，找出对应的聚类数目及其迭代次数，从而确定综合能源站选址及容量的过程例如：
[0055]
若聚类数目为2，迭代次数为3，则将每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
和综合能源站容量g
k,it
相加结果如下所示：
[0056]
d
1,1
+d
2,1
+g
1,1
+g
2,1
[0057]
d
1,2
+d
2,2
+g
1,2
+g
2,2
[0058]
d
1,3
+d
2,3
+g
1,3
+g
2,3
[0059]
这里加入各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
，能直观预估得出配套的管网建设费用，在综合能源站选址时充分考虑管网建设费用，选出更加符合经济效益的综合能源站选址。
[0060]
综上本发明公开了一种区域综合能源站选址及容量确定方法，无需设置同时系数，使用k均值聚类算法并结合冷热负荷时序耦合特性，即各冷热负荷白天功率值和夜晚功率值差距较大的特点，使得到的聚类冷热负荷白天和夜晚数值向相同方向靠近，确保了综合能源系统在时间轴上最大效率的利用，实现区域综合能源站选址及容量，从而降低综合能源系统的规划容量，降低配套的管网建设费用，提高综合能源站规划的经济效益。
[0061]
实施例2：如附图2所示，本实施例公开了区域综合能源站选址及容量确定方法，包括：
[0062]
s201，获取基础参数，其中基础参数包括规划区域内综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]，规划区域内冷热负荷总数n
ld
，各冷热负荷的位置、白天功率值和夜晚功率值，迭代次数n
it
；
[0063]
s202，将所有冷热负荷作为数据集，规划区域内综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]中
各个综合能源站数量作为不同的聚类数目；
[0064]
s203，设定聚类数目k＝n
min
；
[0065]
s204，随机选取k个聚类的中心，按迭代次数n
it
对冷热负荷进行k均值聚类分析，获得每一次迭代产生的结果数据，其中结果数据包括各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
、综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
；
[0066]
s205，设定聚类数目k＝k+1，判断k是否大于n
max
，响应于否则循环s204按迭代次数n
it
对冷热负荷进行k均值聚类分析，获得每一次迭代产生的结果数据；
[0067]
s206，将每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
和综合能源站容量g
k,it
相加，找出最小值，获得与之对应的综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
。
[0068]
上述技术方案步骤s204中，如附图3所示，随机选取k个聚类的中心，按迭代次数n
it
对冷热负荷进行k均值聚类分析，包括：
[0069]
s2041，设定迭代次数it＝1；
[0070]
s2042，随机选取k个聚类的中心，设定冷热负荷编号l＝1；
[0071]
s2043，确定冷热负荷l到k个聚类中心沿街道路径的距离d
l,k
，将冷热负荷l放入距其最近的聚类中心所在的集合，并更新该聚类的聚类中心(x
k，it
,y
k,it
)，如下式所示；
[0072][0073]
其中聚类中心k＝1,2,...,k，(x
l
,y
l
)是冷热负荷l的位置，(x
k
,y
k
)是聚类中心k的位置；
[0074][0075]
其中，n
k
是第k个聚类中心所在集合的冷热负荷数；
[0076]
s2044，设定冷热负荷编号l＝l+1，并判断是否l≤n
ld
，若是，则循环步骤s2043，若否，则获取该次迭代产生的结果数据，其中结果数据包括各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
、综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
。
[0077]
s2045，设定迭代次数it＝it+1，并判断是否it≤it
max
，若是，则循环上述聚类过程，若否，则结束。
[0078]
上述s2044中每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的综合能源站容量g
k,it
如下式所示：
[0079][0080][0081]
其中，聚类k＝1,2,...,k，e
k,it
为每个聚类中所有冷热负荷的最大功率值，n
k,it
为聚类k的冷热负荷总数，p
day,i
,p
night,i
分别是聚类k中第i各冷热负荷的白天最功率值和夜晚功率值，i是聚类k内冷热负荷编号；
[0082]
例如，若聚类数目为2，迭代次数为3，则每一次迭代产生的综合能源站容量g
k,it
如下所示：
[0083]
1、聚类1，第一次迭代后聚类内冷热负荷最大功率值如下所示的e
1,1
，第二次迭代后聚类内冷热负荷最大功率值e
1,2
，第三次迭代后聚类内冷热负荷最大功率值e
1,3
，其中e
1,2
和e
1,3
与e
1,1
的计算原理相同；
[0084][0085]
2、聚类2，第一次迭代后聚类内冷热负荷最大功率值如下所示的e
2,1
，第二次迭代后聚类内冷热负荷最大功率值e
2,2
，第三次迭代后聚类内冷热负荷最大功率值e
2,3
，其中e
2,2
和e
2,3
与e
2,1
的计算原理相同；
[0086][0087]
3、第一次迭代后综合能源站容量g
2,1
＝e
1,1
+e
2,1
,第二次迭代后综合能源站容量g
2,2
＝e
1,2
+e
2,2
，第三次迭代后综合能源站容量g
2,3
＝e
1,3
+e
2,3
。
[0088]
上述s2044中每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的综合能源站站址(x
k,it
,y
k,it
)即该聚类每一次迭代的聚类中心，如下式所示：
[0089][0090]
其中，综合能源站k＝1,2,...,k，n
k
为聚类k中的冷热负荷总数，i是聚类k内冷热负荷编号，(x
i
,y
i
)是第i个冷热负荷的位置。
[0091]
上述s2044中各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
，如下式所示：
[0092][0093]
其中，n
k,it
是第it次迭代时聚类k的冷热负荷数量，(x
k,it
,y
k,it
)是第it次迭代时聚类k的聚类中心。
[0094]
实施例3：如附图4所示，本实施例公开了区域综合能源站选址及容量确定装置，包括：
[0095]
基础参数获取单元，获取基础参数，其中基础参数包括规划区域内综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]，规划区域内冷热负荷总数n
ld
，各冷热负荷的位置、白天功率值和夜晚功率值，迭代次数n
it
；
[0096]
聚类处理单元，将所有冷热负荷作为数据集，综合能源站数量区间[n
min
,n
max
]中各个综合能源站数量作为不同的聚类数目，根据聚类数目和迭代次数n
it
对冷热负荷进行k均值聚类分析，获得每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的结果数据，其中结果数据包括各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
、综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
；
[0097]
选址及容量确定单元，将每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的各冷热负荷到
其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
和综合能源站容量g
k,it
相加，找出最小值，获得与之对应的综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
。
[0098]
实施例4：本实施例公开了一种存储介质，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行区域综合能源站选址及容量确定方法。
[0099]
上述存储介质可以包括但不限于：u盘、只读存储器、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储计算机程序的介质。
[0100]
实施例5：本实施例公开了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，计算机程序由处理器加载并执行以实现区域综合能源站选址及容量确定方法。
[0101]
上述电子设备还包括传输设备、输入输出设备，其中，传输设备和输入输出设备均与处理器连接。
[0102]
实施例6：已划定如附图5所示的规划区域，规划区域面积为1.8平方千米，综合能源站供能半径为(0.5,1)千米，各冷热负荷的位置、白天功率值、夜晚功率值如表1所示；故区域综合能源站选址及容量确定过程如下所述：
[0103]
1、通过规划区域面积和综合能源站供能半径，获得规划区域内综合能源站数量，综合能源站数量为1或2个；
[0104]
2、分别以1和2为聚类中心，设定迭代次数为200次，进行k均值聚类分析，获得每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的结果数据，其中结果数据包括各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
、综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
；
[0105]
3、将每一个聚类数目对应的每一次迭代产生的各冷热负荷到其聚类中心沿街道最近的距离之和d
k,it
和综合能源站容量g
k,it
相加，找出最小值，获得与之对应的综合能源站站址、综合能源站容量g
k,it
；
[0106]
其中聚类数目为1，即综合能源站数量为1个时，d
k,it
和g
k,it
相加的最小值所对应的综合能源站站址为(0.8875,0.6359)，白天冷热负荷为2027kw，夜晚冷热负荷为2075kw，选取大值，综合能源站容量为2075kw，冷热负荷到综合能源站沿街道最近的距离之和为11.6979公里。
[0107]
其中聚类数目为2，即综合能源站数量为2个时，d
k,it
和g
k,it
相加的最小值时，对应的综合能源站1的站址为(0.5,0.4375)，冷热负荷白天功率为1084kw，冷热负荷夜晚功率为1127kw，选取大值，该综合能源站容量为1127kw，对应的综合能源站2的站址为(1.0938,0.9375)，冷热负荷白天功率为943kw，冷热负荷夜晚功率为948kw，选取大值，该综合能源站容量为948kw，故综合能源站数量为2个时总容量的2075kw，冷热负荷到综合能源站沿街道最近的距离之和为11.4143公里。
[0108]
综上不论综合能源站数量为1个或2个，总容量均为2075kw，综合能源站数量为2个时，冷热负荷到综合能源站的距离更小，更能减少管道建设费用，因此确定规划区域建设2个综合能源站，站址分别为(0.5,0.4375)，(1.0938,0.9375)。
[0109]
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
[0110]
表1各冷热负荷的位置、白天功率值、夜晚功率值
[0111]
负荷序号横坐标(公里)纵坐标(公里)白天功率(kw)夜晚功率(kw)10.1250.06251342320.56250.1251713531.06250.06251062140.1250.437567550.50.437567460.06250.751341370.12516716580.43751.1251682390.8125117132100.93750.687533578111.250.12526856121.250.37510116131.468750.312510632141.1250.656252789151.43750.751758161.50.58414171.093750.937517931811.12510643191.3751.251293201.5126862