一种适用于油井微电网系统的运行优化方法及系统与流程

本发明涉及微电网系统运行优化，并且更具体地，涉及一种适用于油井微电网系统的运行优化方法及系统。

背景技术：

1、随着“双碳”目标的提出，大力发展分布式可再生能源系统势必成为能源领域的重要趋势。由分布式可再生电源作为重要组成部分的微电网系统，具有绿色、经济、灵活、可控的特点，能够保障用户获得环保、可靠、优质的电力供应。采油井的用电负荷主要来源于抽油机，因抽油机的实际工作原理决定了实际做功负载较为平稳。通常采油井供电系统采用柴油机发电机组作为孤岛电源，考虑采用分布式可再生能源微电网为采油井供能可以有效提升系统的灵活性、经济性和环保性。

2、因此，开展适用于油井微电网系统的研究有着重要的实际应用价值与意义。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明为了能够对油井微电网系统的容量配置和系统运行策略进行科学有效的优化，为油井微电网系统的建设与运行提供有力支撑，而提出了一种适用于油井微电网系统的运行优化方法，包括：

2、对油井微电网系统进行初始化；

3、在完成所述油井微电网系统的初始化后，建立所述油井微电网系统的设备元件模型及经济成本与环境效益模型；

4、根据所述设备元件模型及经济成本与环境效益模型，建立油井微电网系统的多目标优化模型；

5、对所述多目标优化模型求解，获取最优解集；

6、确定最优解集中的最优决策点，根据最优决策点确定所述油井微电网系统的最佳容量配置与运行策略；

7、以所述最佳容量配置与运行策略控制油井微电网系统的运行。

8、可选的，对油井微电网系统进行初始化，包括：对油井微电网系统的架构、系统参数、决策变量以及目标函数进行定义。

9、可选的，建立所述油井微电网系统的设备元件模型，具体包括：建立风力发电设备模型、太阳能光伏发电设备模型、柴油机模型、储能电池模型以及变流器模型。

10、可选的，建立经济成本与环境效益模型，具体为：以油井微电网系统的年化成本最小和年碳排放最少作为目标，建立油井微电网系统的经济成本与环境效益模型。

11、可选的，建立油井微电网系统的多目标优化模型，具体为：建立多目标优化模型的目标函数及约束条件。

12、所述目标函数，包括：经济性目标函数及环保性目标函数；

13、所述约束条件，包括：油井微电网系统的能量平衡约束、设备最小部分负载约束、最大启动频次约束以及设备输出波动约束。

14、可选的，对所述多目标优化模型求解，获取最优解集，具体包括：

15、分别以经济性与环保性为目标将多目标优化问题转化为单目标问题，对所述单目标问题在约束条件下进行求解，获取求解结果，将所述求解结果作为帕累托前沿的两个端点；

16、选择经济性目标函数和环保性目标函数中的任意一个目标函数，在两个帕累托前沿端点的范围内根据求解需求进行分段，将所述任意一个目标函数转换为若干段约束条件；

17、在每段约束条件下，以另一个目标函数为目标对多目标优化模型进行求解，获取多个最优解，将多个最优解连点成线获取帕累托前沿，所述帕累托前沿即为最优解集。

18、可选的，确定最优解集中的最优决策点，根据最优决策点确定所述油井微电网系统的最佳容量配置与运行策略，具体包括：

19、对最优解集进行去量纲化处理；

20、计算帕累托前沿上的最优决策点到理想点和非理想点的欧氏距离；

21、所述理想点为经济性目标函数及环保性目标函数同时达到最优的点，所述非理想点为经济性目标函数及环保性目标函数同时达到最差情况的点；

22、根据欧氏距离，计算帕累托前沿上的偏离因子，并选取偏离因子最小点作为最优决策点。

23、本发明还提出了一种适用于油井微电网系统的运行优化系统，包括：

24、初始化单元，对油井微电网系统进行初始化；

25、模型建立单元，在完成所述油井微电网系统的初始化后，建立所述油井微电网系统的设备元件模型及经济成本与环境效益模型；

26、优化模型建立单元，根据所述设备元件模型及经济成本与环境效益模型，建立油井微电网系统的多目标优化模型；

27、模型求解单元，对所述多目标优化模型求解，获取最优解集；

28、策略生成单元，确定最优解集中的最优决策点，根据最优决策点确定所述油井微电网系统的最佳容量配置与运行策略；

29、控制运行单元，以所述最佳容量配置与运行策略控制油井微电网系统的运行。

30、可选的，对油井微电网系统进行初始化，包括：对油井微电网系统的架构、系统参数、决策变量以及目标函数进行定义。

31、可选的，建立所述油井微电网系统的设备元件模型，具体包括：建立风力发电设备模型、太阳能光伏发电设备模型、柴油机模型、储能电池模型以及变流器模型。

32、可选的，建立经济成本与环境效益模型，具体为：以油井微电网系统的年化成本最小和年碳排放最少作为目标，建立油井微电网系统的经济成本与环境效益模型。

33、可选的，建立油井微电网系统的多目标优化模型，具体为：建立多目标优化模型的目标函数及约束条件。

34、所述目标函数，包括：经济性目标函数及环保性目标函数；

35、所述约束条件，包括：油井微电网系统的能量平衡约束、设备最小部分负载约束、最大启动频次约束以及设备输出波动约束。

36、可选的，对所述多目标优化模型求解，获取最优解集，具体包括：

37、分别以经济性与环保性为目标将多目标优化问题转化为单目标问题，对所述单目标问题在约束条件下进行求解，获取求解结果，将所述求解结果作为帕累托前沿的两个端点；

38、选择经济性目标函数和环保性目标函数中的任意一个目标函数，在两个帕累托前沿端点的范围内根据求解需求进行分段，将所述任意一个目标函数转换为若干段约束条件；

39、在每段约束条件下，以另一个目标函数为目标对多目标优化模型进行求解，获取多个最优解，将多个最优解连点成线获取帕累托前沿，所述帕累托前沿即为最优解集。

40、可选的，确定最优解集中的最优决策点，根据最优决策点确定所述油井微电网系统的最佳容量配置与运行策略，具体包括：

41、对最优解集进行去量纲化处理；

42、计算帕累托前沿上的各点到理想点和非理想点的欧氏距离；

43、所述理想点为经济性目标函数及环保性目标函数同时达到最优的点，所述非理想点为经济性目标函数及环保性目标函数同时达到最差情况的点；

44、根据欧氏距离，计算帕累托前沿上的偏离因子，并选取偏离因子最小点作为最优决策点。

45、本发明能够有效优化求解得到油井微电网系统的容量配置与运行策略的最佳方案。

技术特征：

1.一种适用于油井微电网系统的运行优化方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，所述对油井微电网系统进行初始化，包括：对油井微电网系统的架构、系统参数、决策变量以及目标函数进行定义。

3.根据权利要求1所述的方法，所述建立所述油井微电网系统的设备元件模型，具体包括：建立风力发电设备模型、太阳能光伏发电设备模型、柴油机模型、储能电池模型以及变流器模型。

4.根据权利要求1所述的方法，所述建立经济成本与环境效益模型，具体为：以油井微电网系统的年化成本最小和年碳排放最少作为目标，建立油井微电网系统的经济成本与环境效益模型。

5.根据权利要求1所述的方法，所述建立油井微电网系统的多目标优化模型，具体为：建立多目标优化模型的目标函数及约束条件。

6.根据权利要求1所述的方法，所述对所述多目标优化模型求解，获取最优解集，具体包括：

7.根据权利要求1所述的方法，所述确定最优解集中的最优决策点，根据最优决策点确定所述油井微电网系统的最佳容量配置与运行策略，具体包括：

8.一种适用于油井微电网系统的运行优化系统，所述系统包括：

9.根据权利要求8所述的系统，所述对油井微电网系统进行初始化，包括：对油井微电网系统的架构、系统参数、决策变量以及目标函数进行定义。

10.根据权利要求8所述的系统，所述建立所述油井微电网系统的设备元件模型，具体包括：建立风力发电设备模型、太阳能光伏发电设备模型、柴油机模型、储能电池模型以及变流器模型。

11.根据权利要求8所述的系统，所述建立经济成本与环境效益模型，具体为：以油井微电网系统的年化成本最小和年碳排放最少作为目标，建立油井微电网系统的经济成本与环境效益模型。

12.根据权利要求8所述的系统，所述建立油井微电网系统的多目标优化模型，具体为：建立多目标优化模型的目标函数及约束条件。

13.根据权利要求8所述的系统，所述对所述多目标优化模型求解，获取最优解集，具体包括：

14.根据权利要求8所述的系统，所述确定最优解集中的最优决策点，根据最优决策点确定所述油井微电网系统的最佳容量配置与运行策略，具体包括：

技术总结
本发明公开了一种适用于油井微电网系统的运行优化方法及系统，属于微电网系统运行优化技术领域。本发明方法，包括：对油井微电网系统进行初始化；在完成所述油井微电网系统的初始化后，建立所述油井微电网系统的设备元件模型及经济成本与环境效益模型；根据所述设备元件模型及经济成本与环境效益模型，建立油井微电网系统的多目标优化模型；对所述多目标优化模型求解，获取最优解集；确定最优解集中的最优决策点，根据最优决策点确定所述油井微电网系统的最佳容量配置与运行策略；以所述最佳容量配置与运行策略控制油井微电网系统的运行。本发明能够有效优化求解得到油井微电网系统的容量配置与运行策略的最佳方案。

技术研发人员：张智慧,吕志鹏,周珊,牛耕,杨晓霞,刘文龙,史超,王岗,马韵婷
受保护的技术使用者：国网上海能源互联网研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13