[發明專利]微電網多目標轉化單目標的方法

在審

• 申請號: 201611007282.3
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106602593A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 李揚;翟曉娟;李國慶;張明江;王振浩;金鵬;陳繼開
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/46;G06F17/50;G06N3/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司22100
• 代理人: 白冬冬

1.一種微電網多目標轉化單目標的方法，其特征在于：

①建立風機和光伏的不確定性出力模型，利用序列運算理論得到風機、光伏的共同出力的期望值，具體過程為：

a、根據對實測數據的分析表明，風速近似服從威布爾分布，其分布函數為：

（1）

其概率密度函數為：

（2）

式（1）、（2）中，代表實際風速；代表形狀參數，一般取；代表尺度參數，反映某個時段的平均風速，有；

風力機組的輸出功率和實際風速的函數關系如下：

（3）

式（3）中，表示額定風速；表示切入風速；表示切出風速；表示風機的額定輸出功率；

b、光伏電池組件的功率輸出表達式如下：

（4）

式（4）中，為光伏電池的實際輸出功率；為標準測試條件下的電池輸出功率；為實際輻照強度；為標準測試條件下的輻照強度；為功率溫度系數；為電池板工作溫度；為參考溫度；

光伏電池出力的概率密度函數為：

（5）

式（5）中，、為形狀參數，其關系為，為光強平均值；為光伏電池的最大輸出功率；

c、令風機出力的概率性序列為，序列長度為，光伏出力的概率性序列為，序列長度為，令風機、光伏的共同出力的概率性序列為，序列長度為；共同出力的計算公式如下：

（6）

（7）

公式（6）中，為時段風機和光伏共同出力的期望值；

式（7）完整的表述如下：

（8）；

②在考慮機會約束規劃的同時建立優化模型，選取待優化變量、優化目標及確定約束條件：

a、選取待優化變量，連續變量為各臺微燃機在時刻的有功出力，離散變量主要包括機組狀態變量和開機變量；

b、選取優化目標，優化目標函數表達式為：

（9）

（10）

式（9）中，為微電網運行發電成本；為機組在時刻的出力；為機組在時刻表示機組的燃料消耗成本；為0-1變量，機組在時刻的運行狀態，該值是0表示停機，該值是1表示運行；為機組的啟動成本；為機組的備用容量成本；為機組在第時刻的旋轉備用；式（10）中，為污染氣體的排放總量；、、為微燃機的污染氣體排放系數；

c、確定約束條件，約束條件包括等式約束和不等式約束兩部分：

等式約束寫為：

（11）

式（11）中，為時刻的卸荷負載出力；為儲能在時刻的充電功率；為儲能在時刻的放電功率；為時刻的負荷預測值；、為蓄電池運行一個周期的始末容量；

不等式約束條件：

（12）

式（12）中，、分別為機組出力的上下限；、分別為蓄電池所允許的剩余電量的最小最大值；為備用容量；、分別為時段風機和光伏的出力；為給定的置信度；、分別為微燃機增加和降低有功功率的極限值；

③分別選取適合兩個目標函數的隸屬度函數，并確定隸屬度函數：

兩個目標函數選取的隸屬度函數分別為：

（13）

（14）

式（13）、（14）中，為以微電網發電成本最小為單目標優化的目標值；為以污染物排放總量最小為單目標優化的目標值；為可以接受的成本的增加值；為可接受的污染物排放的伸縮值；E指的是污染氣體的排放量；F指的是發電成本；有關污染氣體的隸屬度函數；有關發電成本的隸屬度函數；

確定隸屬度函數的過程為：

a、 將原始數據輸入，利用混合整數規劃算法，求解以微電網發電成本最小為目標函數的單目標模型，得到了一天中各時段的最小發電成本、最大發電成本和污染氣體總排放量，以及各臺微燃機的出力情況；

b、將原始數據輸入，用上述同樣的方法，求解以微網系統運行污染物排放總量為目標函數的單目標模型，得到了一天中各時段污染氣體最小總排放量、最大總排放量和各時段的發電成本，以及各臺微燃機的出力情況；

c、在a、b兩個步驟的基礎上，將各個單目標進行伸縮，確定和，同時和的確定方法：，；

d、將和代入式（13）和式（14）中，得到隸屬度函數，從而將多目標轉化為單目標問題；設為所有隸屬度函數中的最小值，最終多目標問題就可以轉化為在滿足所有約束條件的前提下，滿意度指標最大的單目標優化問題；轉化后的單目標模型如下：

（15）

（16）

（17）

（18）。

2.利用改進蟻群算法求解單目標，其特征在于：常規蟻群算法中信息素的更新規則為：

（19）

（20）

式（19）中，為本次迭代的最優解，對于所有的信息素需滿足：，若，則將設置為；若，則將設置為；和分別是指信息素濃度的最大值和最小值；

確定和的方法如下：

信息素未更新時：

（21）

信息素更新后：

（22）。