考慮不確定性及可控性的動態(tài)系統(tǒng)優(yōu)化設計方法的研究

基于大規(guī)模優(yōu)化的過程設計是解決化工系統(tǒng)集成后出現(xiàn)操作問題及降低設備費的根本出路。本申請在數(shù)學規(guī)劃方法的基礎上探索建立考慮不確定性及可控性的動態(tài)過程系統(tǒng)結構優(yōu)化的模型，通過具體分析過程系統(tǒng)的特點，找到求解混合整型動態(tài)優(yōu)化問題的方法，并將這個方法應用到內部熱交換精餾塔的設計中。在這個研究實例的基礎上，驗證所建模型對解決影響過程系統(tǒng)長期經濟效益及設備費的正確性及科學性。最后根據(jù)具體體系的模型特點，在申請者開發(fā)的二次低估函數(shù)基于的全局優(yōu)化方法的基礎上發(fā)展確定性的混合整型動態(tài)全局優(yōu)化方法，希望通過此方法探索解決復雜化工系統(tǒng)集成后出現(xiàn)操作問題的途經。 2100433B

針對我國三北地區(qū)因風熱沖突而導致的風電消納困難，本研究將建筑儲熱納入到我國電熱能源系統(tǒng)協(xié)調運行體系中，以充分發(fā)揮與電力系統(tǒng)耦合的熱力系統(tǒng)的柔性，提高電力系統(tǒng)靈活運行能力，促進可再生能源大規(guī)模消納。通過研究建筑熱動態(tài)特性，探尋適用于電熱協(xié)調運行的簡化而有效的建筑熱動態(tài)特性模型，建立熱電廠供熱區(qū)域內建筑熱負荷的總體模型，研究考慮建筑熱動態(tài)特性的電熱協(xié)調運行模型，為促進大規(guī)模可再生能源消納提供理論參考。

規(guī)?；L電和高比例熱電聯(lián)產并存的我國三北地區(qū)，供暖期負荷低谷時段因熱電聯(lián)產機組以熱定電運行方式而導致系統(tǒng)調峰能力不足，進而產生嚴重棄風。一種有效的解決思路是，充分發(fā)揮與電力系統(tǒng)耦合的熱力系統(tǒng)的柔性，協(xié)調運行電熱能源系統(tǒng)。作為終端熱負荷，建筑物具有天然的、無需額外投資的巨大儲熱能力。本項目即將建筑儲熱納入到我國電熱能源系統(tǒng)協(xié)調運行體系中，以更有力地促進系統(tǒng)經濟運行和可再生能源消納。通過研究，取得了如下研究成果：基于熱力學原理，將復雜的建筑物室內熱力動態(tài)平衡特性進行抽象，建立了建筑熱動態(tài)特性基礎數(shù)學模型；建立了考慮建筑熱動態(tài)特性的電熱聯(lián)合調度基礎模型，在滿足系統(tǒng)電負荷和建筑物采暖熱負荷需求，同時滿足電力系統(tǒng)和熱力系統(tǒng)相關約束的前提下，通過協(xié)調各機組的電、熱出力，實現(xiàn)風電消納水平的提升和系統(tǒng)總運行成本的降低；建立了考慮不同建筑物熱需求特性的電熱聯(lián)合運行模型，進一步利用公共建筑的熱需求調節(jié)潛力，實現(xiàn)更大程度的電熱協(xié)調效益；建立了考慮建筑儲熱特性的多區(qū)域電熱協(xié)調運行模型，當某區(qū)域的建筑儲熱能力在能夠消納自身風電的同時尚有剩余儲熱容量時，可通過電力聯(lián)絡線這一橋梁幫助其他區(qū)域消納風電，實現(xiàn)更大范圍的電熱協(xié)調；建立了基于自回歸分布滯后時間序列的集中供熱系統(tǒng)整體熱動態(tài)特性簡化模型與分層熱電聯(lián)合調度模型，使模型的變量數(shù)量和計算時間有效減少，可減輕電力調度控制中心設備層面的計算難度和通信壓力以及人員層面的認知負擔，為在擁有多個集中供熱系統(tǒng)的大規(guī)模區(qū)域中應用提供了可行手段。此外，結合調峰輔助服務市場背景，對考慮熱動態(tài)特性的電熱協(xié)調運行調峰輔助服務進行的效益分析，對所建立模型的應用進行了初步探索。項目工作論證了將建筑儲熱納入到電熱能源系統(tǒng)協(xié)調運行體系中的可行性，建立了考慮建筑熱動態(tài)特性的電熱能源系統(tǒng)協(xié)調運行框架，可為促進大規(guī)?？稍偕茉聪{提供有益參考。 2100433B

傳統(tǒng)的動態(tài)精度理論將測量系統(tǒng)看作是一個固定不變的、具有確定傳輸關系的系統(tǒng)，而系統(tǒng)的傳輸特性，則常用一個傳遞函數(shù)來逼近。

此方法未充分考慮外界干擾對測量過程的影響，包括對輸入信號、測量系統(tǒng)以及對輸出信號的影響。而且，干擾信號是時間的函數(shù)，即它也具有動態(tài)性和時變性，傳統(tǒng)的傳遞函數(shù)顯然沒有反映外界干擾因素的影響，使動態(tài)測量精度難以提高。

此外，使用傳遞函數(shù)來逼近動態(tài)測量系統(tǒng)的動態(tài)特性，沒有充分考慮到動態(tài)測量所具有的四個特征，尤其是沒有考慮到動態(tài)測量的時變性。任何測量系統(tǒng)都是一個由許多獨立的單元以復雜的形式組合而成的復合系統(tǒng)，且各單元的動態(tài)特性及其隨時間的變化規(guī)律也不盡相同。傳統(tǒng)的分析方法，未考慮系統(tǒng)的具體結構，缺乏對系統(tǒng)內部因素的認識，忽略了系統(tǒng)組成復雜性和各單元動態(tài)特性的時變性因而無法預知系統(tǒng)時變性和不確定性的原因，這不可避免的會導致測量結果存在誤差，從而使動態(tài)測量無法達到理想的精度。