一種基于改進粒子群算法的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于改進粒子群算法的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，包括以下步驟：設置粒子群算法參數；生成初始粒子群；設置粒子的速度上下限約束；確定粒子的適應值；比較粒子的適應值，找出每個粒子的局部最優(yōu)值及其位置，以及達到全局最優(yōu)值的粒子及其位置；更新每個粒子的位置和速度；判斷粒子的位置和速度是否越限；確定作為平衡節(jié)點的PCC點的輸送功率；采用自適應方法對粒子速度進行提速處理；若達到迭代次數，停止迭代，得到最終的結果。本發(fā)明采用自適應算法對粒子速度進行調整，在搜索陷入局部搜索的時候，更有針對性地去搜索；同時將微網與主網相連的PCC點作為平衡節(jié)點，在網上負荷與分布式電源出力不匹配的時候，通過其進行平衡。
【專利說明】一種基于改進粒子群算法的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微網系統(tǒng)優(yōu)化運行的經濟調度方法，具體涉及一種基于改進粒子群算法的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法。
【背景技術】
[0002]機組的運行需要成本，微網系統(tǒng)的運行要考慮運行經濟性，機組不同，成本函數不同，不同出力方案的經濟成本也有所不同。經濟調度的目的在于一定周期內優(yōu)化各機組的出力，以獲得最優(yōu)出力水平，使成本最小化。機組前后時段的出力還涉及到機組的爬坡能力約束，這與機組前后時段的出力密切相關，所以需要調度微網系統(tǒng)的動態(tài)經濟。同時，由于網內機組容量有限，微網需通過PCC點與主網相連，在微網內分布式電源無法供給負荷時，向微網內輸送功率，以保證電力的供需平衡。微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度是電力系統(tǒng)安全經濟運行的一部分，其目的是在滿足各種安全性約束以及電能質量要求條件下確定機組的運行方式，使系統(tǒng)總的運行費用最小化。
[0003]動態(tài)經濟調度涉及的變量多，需要同時考慮等式和不等式的約束條件，一般的優(yōu)化算法難以達到計算要求。問題維數較高、約束條件嚴格，造成其各個可行解所對應的目標函數值較為接近，在使用標準的粒子群算法時，容易造成搜索陷入局部最優(yōu)，過早收斂，停滯對全局最優(yōu)解的搜索。
[0004]PCC點(用戶側和系統(tǒng)側的公共耦合節(jié)點)的引入，可將其看成潮流計算時的平衡節(jié)點，在微網內分布式電源出力確定后，通過其對微網內負荷進行平衡解決微網經濟調度中的負荷平衡的強約束問題。
[0005]解決過早收斂的方法主要是保證粒子的多樣性，避免迭代后期，粒子群個體相似，陷入局部搜索。如結合遺傳算法對粒子的位置進行交叉、變異等以保證粒子的多樣性。但由于動態(tài)經濟調度的約束條件較為嚴格，解空間被限制在很小的范圍，這種對粒子位置的操作容易越限，同時針對性也不夠強，對于動態(tài)經濟調度問題存在一定的局限性。

【發(fā)明內容】

[0006]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于改進粒子群算法的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，本發(fā)明對粒子群算法的迭代公式進行了改進，加入自適應方法，以對速度進行調整，并根據約束條件對粒子進行調整，以保證粒子不越限。
[0007]本發(fā)明采用改進后的粒子群算法對微網系統(tǒng)的動態(tài)經濟調度進行求解，以獲得優(yōu)化后的各機組各時段的出力水平。同時通過潮流計算得到PCC點的功率，實現(xiàn)微網內負荷的供需平衡。
[0008]本發(fā)明的目的是采用下述技術方案實現(xiàn)的:
[0009]本發(fā)明提供一種基于改進粒子群算法的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其改進之處在于，所述方法包括下述步驟:
[0010]A、設置粒子群算法的參數；[0011]B、生成初始粒子群；
[0012]C、設置粒子在微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度中的速度上下限約束；
[0013]D、確定粒子的適應值；
[0014]E、比較粒子的適應值，找出每個粒子的局部最優(yōu)值及其位置，以及達到全局最優(yōu)值的粒子及其位置；
[0015]F、根據局部最優(yōu)值以及全部最優(yōu)值更新每個粒子的位置和速度；
[0016]G、根據約束條件，以及粒子速度的上下限約束判斷粒子的位置和速度是否越限，若越限，將粒子的位置和速度調整至約束范圍內；
[0017]H、通過潮流計算的方法，計算得到作為平衡節(jié)點的PCC點的輸送功率；
[0018]1、采用自適應方法，對粒子速度進行提速處理；
[0019]J、若達到迭代次數，停止迭代，得到最終的結果。
[0020]進一步地，所述步驟A中，設置粒子群算法所需的各個參數，所述參數包括權重因子、學習因子、粒子群規(guī)模數和迭代次數，權重因子取ω_ = 0.9，《min = 0.4，學習因子取C1 = C2 = 3.05，粒子群規(guī)模和迭代次數根據實際情況設置，包括設置為粒子群規(guī)模數N =40，迭代次數C = 500。
[0021]進一步地，所述步驟B中，根據計算期間內各時段的負荷水平隨機分攤到各個機組的出力水平，按照粒子群規(guī)模數重復該步驟，獲得初始粒子群；包括:
[0022]隨機生成行數為機組數、列數為時段數的隨機數組，該數組的元素均為正數，且每一列元素相加之和均為一；將時段負荷乘以相應的列即可得到初始粒子，重復該操作，即得到整個初始粒子群，即對于第m個粒子生成如下:
【權利要求】
1.一種基于粒子群算法的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其特征在于，所述方法包括下述步驟: A、設置粒子群算法參數； B、生成初始粒子群； C、設置粒子在微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度中的速度上下限約束； D、確定粒子的適應值； E、比較粒子的適應值，找出每個粒子的局部最優(yōu)值及其位置，以及達到全局最優(yōu)值的粒子及其位置； F、根據局部最優(yōu)值以及全部最優(yōu)值更新每個粒子的位置和速度； G、根據約束條件，以及粒子速度的上下限約束判斷粒子的位置和速度是否越限，若越限，將粒子的位置和速度調整至約束范圍內； H、通過潮流計算方法，計算平衡節(jié)點的PCC點的輸送功率； 1、采用自適應方法，對粒子速度進行提速處理； J、若達到迭代次數，停止迭代，得到最終的結果。
2.如權利要求1所述的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其特征在于，所述步驟A中，設置粒子群算法所需的各個參數，所述參數包括ω_ = 0.9或comin = 0.4的權重因子、C1 =C2 = 3.05的學習因子、粒子群規(guī)模數和迭代次數，粒子群規(guī)模和迭代次數根據實際情況設置，包括設置為粒子群規(guī)模數N = 40，迭代次數C = 500。
3.如權利要求1所述的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其特征在于，所述步驟B中，根據計算期間內各時段的負荷水平隨機分攤到各個機組的出力水平，按照粒子群規(guī)模數重復該步驟，獲得初始粒子群；包括: 隨機生成行數為機組數、列數為時段數的隨機數組，該數組的元素均為正數，且每一列元素相加之和均為一；初始粒子為時段負荷乘以相應的列，重復該操作，即得到整個初始粒子群，即對于第m個粒子生成如下:

4.如權利要求1所述的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其特征在于，所述步驟C中，根據各機組的上下限約束確定各個粒子的速度上下限，根據機組上下限出力之差縮減粒子速度的上下限，縮減范圍為1%，或粒子速度上限為機組出力上限減去出力下限之差的1%，粒子速度下限為機組出力下限減去出力上限之差的I%。
5.如權利要求1所述的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其特征在于，所述步驟D中，根據步驟B中所獲得的初始粒子群，和電力系統(tǒng)動態(tài)經濟調度目標函數確定粒子的適應值，微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度目標函數為:
6.如權利要求5所述的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其特征在于，微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度的上下限約束包括下述(8)式的功率平衡約束、(9)式的機組出力上下限約束和(10)式機組爬坡約束:
7.如權利要求1所述的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其特征在于，所述步驟E中，比較各粒子的適應值，確定粒子適應度最高的粒子，找到各個粒子的歷史最優(yōu)值，即局部最優(yōu)值，和粒子位置，以及全局最優(yōu)值及粒子位置；若第一次迭代，則找到全局最優(yōu)值及對應粒子位置； 在粒子群算法中，粒子群的種群數為所包含的粒子數量，種群里面每個個體均稱為一個粒子；每一個可行解均是種群中的一個粒子，每個粒子都有兩個屬性，位移和速度，均表示為一個矩陣向量，如下式所示:
8.如權利要求1所述的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其特征在于，所述步驟F中，根據步驟E所得到的局部最優(yōu)值和粒子位置，以及全部最優(yōu)值及粒子位置，根據下述表達式更新粒子的速度與位置:
9.如權利要求1所述的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其特征在于，對于粒子速度，將其限定在速度約束范圍內，速度約束公式如下:
10.如權利要求1所述的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其特征在于，所述步驟H中，根據步驟G中調整后不越限的粒子位置，即各機組各時段的出力，得到各機組各時段的出力后，通過潮流計算的方法計算PCC點各時段的向微網的輸入功率，即采用牛拉法，將PCC點視為潮流計算中的平衡節(jié)點，計算其各時段的出力，從而得到PCC點向微網系統(tǒng)輸入的有功功率。
11.如權利要求1所述的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其特征在于，所述步驟I中，根據步驟E中得到全局最優(yōu)值，比較前后兩次的全局最優(yōu)值，采用自適應方法，根據兩次全局最優(yōu)值之差的絕對值大小，對粒子速度進行調整，絕對值越大，調整程度越大；執(zhí)行如下: 粒子群算法中，隨著迭代次數的增加，會陷入局部最優(yōu)，此時粒子的速度會隨之減小，故對粒子速度進行調整，即: V1 = V0+Δ V(19)； 其中:％、￥工分別為調整前后的粒子速度，Λν為調整的速度量，調整時采用自適應算法，自適應算法公式如下:
12.如權利要求1所述的微網系統(tǒng)動態(tài)經濟調度方法，其特征在于，所述步驟J中，根據步驟A已設定的迭代算法，判定迭代次數是否達到:若達到迭代次數C = 500，則停止計算，得到粒子全局最優(yōu)值即為最終粒子位置，該粒子位置即為各機組在各時段的出力，從而計算出最終結果，最終結果包括各機組各時段的出力水平以及計算經濟周期內的機組運行總費用；若沒有達到迭代次數 ，則返回到步驟D，繼續(xù)計算。
【文檔編號】G06Q10/04GK104036320SQ201410240953
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權日:2014年5月30日
【發(fā)明者】李相俊, 寧陽天, 麻秀范, 王松岑, 惠東, 范元亮 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 華北電力大學, 國網福建省電力有限公司, 國網福建省電力有限公司電力科學研究院