园区多能源协同规划系统研究与实现

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如今园区的能源规划强调多能源的协同规划和源荷储的综合考虑,园区能源规划的复杂化使得规划工作变得繁琐。园区能源规划系统能够简化规划设计人员在规划设计中的常规操作,提高工作效率,让规划设计人员专注于规划方法和相关理论的研究。现有园区能源规划系统的设计和实现中,依然存在诸多不足。一方面,随着能源种类和园区设备的多样化,规划系统中基础元件设备的信息建模趋于复杂化,缺乏灵活的信息模型构建方式。另一方面,园区能源规划中一体化规划求解是其中的重点,需要结合能源相关的专业知识,分析园区能源特性,如何有效分析园区能源规划的数据并设计合理的算法求解是一个有挑战的问题。针对以上的问题,本文研究了园区多能源协同规划系统的实现过程,通过将设备元数据与图数据结合,灵活构建园区多能源规划的信息模型,并基于图数据库构建了规划拓扑存储模型;同时,通过分析数据库中规划信息,提出了考虑园区规划初始条件的改进遗传算法求解园区规划问题;最后,本文实现了原型系统验证了系统的灵活性和有效性。本文的主要研究工作包括:一、提出了基于SVG图片的园区能源规划整体框架。基于SVG图片的园区规划框架分为可视化交互层、服务层和数据层三层。可视化交互层为用户提供规划方案的绘制、展示和评价。服务层关注于为规划设计中规划方案的求解以及评价提供服务支持。数据层包含对规划方案、基础设备和管道等数据的存储,以及相关的经济、耗能数据的导入和存储。二、设计了基于图数据库的园区能源规划信息模型。为了灵活的表达规划过程中信息的表示、交换和存储,本文通过构建园区能源基础设备的元模型来灵活表示园区能源规划中的数据,同时由于图数据库天然适合拓扑结构的表达,本文结合设计的数据元模型构建了基于图数据库的规划信息存储模型。三、提出了结合园区规划初始信息的改进遗传算法,对规划方案进行求解。本文在第二代非支配排序遗传算法(NSGA-II)的基础上,针对园区规划设计的限制,基于动态边权比最小生成树(DMST)加强初始数据选取,提升求解速度;同时对NSGA-II算法求解过程中的拥挤度算子进行改进,提升解的多样性。四、设计并实现了园区多能源协同规划管理系统原型。根据设计的信息模型结合SVG图片和图数据库Neo4j实现整个园区规划系统,并在系统中提供所需的负荷预测、规划评价和规划求解等功能。通过实现的原型系统以及与相似系统的对比,验证了系统的灵活性和实用性。
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