考虑不确定性及可控性的动态系统优化设计方法的研究基本信息

基于大规模优化的过程设计是解决化工系统集成后出现操作问题及降低设备费的根本出路。本申请在数学规划方法的基础上探索建立考虑不确定性及可控性的动态过程系统结构优化的模型，通过具体分析过程系统的特点，找到求解混合整型动态优化问题的方法，并将这个方法应用到内部热交换精馏塔的设计中。在这个研究实例的基础上，验证所建模型对解决影响过程系统长期经济效益及设备费的正确性及科学性。最后根据具体体系的模型特点，在申请者开发的二次低估函数基于的全局优化方法的基础上发展确定性的混合整型动态全局优化方法，希望通过此方法探索解决复杂化工系统集成后出现操作问题的途经。 2100433B

针对我国三北地区因风热冲突而导致的风电消纳困难，本研究将建筑储热纳入到我国电热能源系统协调运行体系中，以充分发挥与电力系统耦合的热力系统的柔性，提高电力系统灵活运行能力，促进可再生能源大规模消纳。通过研究建筑热动态特性，探寻适用于电热协调运行的简化而有效的建筑热动态特性模型，建立热电厂供热区域内建筑热负荷的总体模型，研究考虑建筑热动态特性的电热协调运行模型，为促进大规模可再生能源消纳提供理论参考。

规模化风电和高比例热电联产并存的我国三北地区，供暖期负荷低谷时段因热电联产机组以热定电运行方式而导致系统调峰能力不足，进而产生严重弃风。一种有效的解决思路是，充分发挥与电力系统耦合的热力系统的柔性，协调运行电热能源系统。作为终端热负荷，建筑物具有天然的、无需额外投资的巨大储热能力。本项目即将建筑储热纳入到我国电热能源系统协调运行体系中，以更有力地促进系统经济运行和可再生能源消纳。通过研究，取得了如下研究成果：基于热力学原理，将复杂的建筑物室内热力动态平衡特性进行抽象，建立了建筑热动态特性基础数学模型；建立了考虑建筑热动态特性的电热联合调度基础模型，在满足系统电负荷和建筑物采暖热负荷需求，同时满足电力系统和热力系统相关约束的前提下，通过协调各机组的电、热出力，实现风电消纳水平的提升和系统总运行成本的降低；建立了考虑不同建筑物热需求特性的电热联合运行模型，进一步利用公共建筑的热需求调节潜力，实现更大程度的电热协调效益；建立了考虑建筑储热特性的多区域电热协调运行模型，当某区域的建筑储热能力在能够消纳自身风电的同时尚有剩余储热容量时，可通过电力联络线这一桥梁帮助其他区域消纳风电，实现更大范围的电热协调；建立了基于自回归分布滞后时间序列的集中供热系统整体热动态特性简化模型与分层热电联合调度模型，使模型的变量数量和计算时间有效减少，可减轻电力调度控制中心设备层面的计算难度和通信压力以及人员层面的认知负担，为在拥有多个集中供热系统的大规模区域中应用提供了可行手段。此外，结合调峰辅助服务市场背景，对考虑热动态特性的电热协调运行调峰辅助服务进行的效益分析，对所建立模型的应用进行了初步探索。项目工作论证了将建筑储热纳入到电热能源系统协调运行体系中的可行性，建立了考虑建筑热动态特性的电热能源系统协调运行框架，可为促进大规模可再生能源消纳提供有益参考。 2100433B

传统的动态精度理论将测量系统看作是一个固定不变的、具有确定传输关系的系统，而系统的传输特性，则常用一个传递函数来逼近。

此方法未充分考虑外界干扰对测量过程的影响，包括对输入信号、测量系统以及对输出信号的影响。而且，干扰信号是时间的函数，即它也具有动态性和时变性，传统的传递函数显然没有反映外界干扰因素的影响，使动态测量精度难以提高。

此外，使用传递函数来逼近动态测量系统的动态特性，没有充分考虑到动态测量所具有的四个特征，尤其是没有考虑到动态测量的时变性。任何测量系统都是一个由许多独立的单元以复杂的形式组合而成的复合系统，且各单元的动态特性及其随时间的变化规律也不尽相同。传统的分析方法，未考虑系统的具体结构，缺乏对系统内部因素的认识，忽略了系统组成复杂性和各单元动态特性的时变性因而无法预知系统时变性和不确定性的原因，这不可避免的会导致测量结果存在误差，从而使动态测量无法达到理想的精度。