[發明專利]一種基于改進量子粒子群算法的微能源網優化調度方法

有效

• 申請號: 201811266637.X
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109523065B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 賈嶸;侯旭倩;王開艷;張惠智;黨建
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 韓玙

1.一種基于改進量子粒子群算法的微能源網優化調度方法，其特征在于，具體按照下述步驟進行：

步驟1，建立微能源網每日最低成本的目標函數，計算微能源網中設備的出力約束；

建立量子粒子群算法模型，并設定量子粒子群算法模型的種群規模，最大迭代次數和領域搜索半徑上下限；

所述步驟1中按照下述步驟建立微能源網每日最低成本的目標函數：

步驟1.1，計算微能源網一天的運行成本F₁(t)和污染物治理成本F₂(t)；

所述步驟1.1中微能源網一天的運行成本F₁(t)具體按照下述步驟進行計算：

步驟1.1.1，計算微能源網一天的購電成本C_e(t):

其中，C_grid表示購電價格，P_grid表示購電功率；

計算微能源網一天的購氣成本C_gas(t)：

其中，C_NG表示天然氣價格，V_MT(t)為天然氣用量，P_mt,e(t)為t時刻燃氣輪機輸出的電功率，η_mt,e(t)為燃氣輪機的發電效率，R_LHVT(t)為天然氣低位熱值常量；

計算微能源網一天的折舊成本C_OM(t)：

其中，K_OMi,t是微能源網i在t時刻運行維護成本系數，P_i(t)為表示微電源i在t時刻的輸出功率；

計算微能源網一天的運行維護成本C_DP(t)：

其中，C_az,i為微電源i的單位容量安裝成本，r為年利率；n_i為微電源i的投資償還期；K_i表示微電源i的容量因素；

步驟1.1.2，根據所述購電成本C_e(t)、購氣成本C_gas(t)、折舊成本C_OM(t)、運行維護成本C_DP(t)計算微能源網的運行成本：

F₁(t)＝C_e(t)+C_gas(t)+C_OM(t)+C_DP(t) (6)；

所述步驟1.1中具體按照下述方法計算微能源網一天的染物治理成本F₂(t)：

其中，λ_i為治理污染物i所需費用；i表示系統所排放的污染物的類型編號；α_grid,i，α_mt,i分別為電網、微燃機所對應的各種污染物排放系數；

步驟1.2，根據所述運行成本F₁(t)和污染物治理成本F₂(t)建立微能源網每日最低成本的目標函數：

minF(t)＝F₁(t)+F₂(t) (1)；

步驟2，根據所述微能源網每日最低成本的目標函數、能源網中設備的出力約束和量子粒子群算法模型計算得到每個設備的最優出力和微能源網每日最低成本；

所述步驟2具體按照下述步驟進行：

步驟2.1，對每個設備的出力進行編碼，隨機生成初始種群，并對初始種群進行混沌搜索，得到一組設備出力，將所述一組設備出力作為目標設備出力組，并根據所述目標設備出力組和微能源網每日最低成本的目標函數計算相應的目標微能源網每日成本；

步驟2.2，在所述目標設備出力的鄰域進行搜索，得到新的一組設備出力，并計算新的一組設備出力對應的微能源網每日成本；

步驟2.3，將微能源網每日成本與目標微能源網每日成本進行比較，取較小值更新目標微能源網每日成本，將較小值對應的一組設備出力作為目標設備出力組；

步驟2.4，重復步驟2.2至設定的最大迭代次數，輸出目標設備出力組和目標微能源網每日成本得到每個設備的最優出力和微能源網的每日最低成本。

2.根據權利要求1所述的一種基于改進量子粒子群算法的微能源網優化調度方法，其特征在于，所述步驟1中具體按照下述方法計算微能源網中設備出力約束：

計算微能源網中每個設備的出力約束：

A，計算微型燃氣輪機的出力約束：

δ_mtγ_minmtP_mtN,e≤P_mt,e≤δ_mtP_mtN,e (8)

其中，δ_mt為微燃機的啟停機狀態，0為停機，1為運行；γ_minmt為微燃機的最小負荷率，P_mtN,e為微燃機的額定出力；

B，計算電鍋爐的出力約束：

δ_ebγ_minebQ_ebN，e≤Q_eb，h≤δ_ebQ_ebN，e (9)

其中，δ_eb為電鍋爐的啟停機狀態，0為停機，1為運行；γ_mineb為電鍋爐的最小負荷率；Q_ebN,e為電鍋爐的額定出力；

C，計算吸收式制冷機的出力約束：

δ_acγ_minacQ_acN,c≤Q_ac,c≤δ_acQ_acN,c (10)

其中，δ_ac為吸收式制冷機的啟停機狀態，0為停機，1為運行；γ_minac為吸收式制冷機的最小負荷率；Q_acN,c為吸收式制冷機的額定出力；

D，計算電制冷機的出力約束：

δ_ecγ_minecQ_ecN,c≤Q_ec,c≤δ_ecQ_ecN,c (11)

其中，δ_ec為電制冷機的啟停機狀態，0為停機，1為運行；γ_minec為電制冷機的最小負荷率；Q_ecN,c為電制冷機的額定出力；

E，計算熱交換器的出力約束：

0≤Q_he,h(t)≤Q_heN,h (12)

其中，Q_he,h(t)為交換器在t時刻的熱交換器的處理，Q_heN,h為交換器的額定功率；

F，計算風機的出力約束：

0≤P_wt(t)≤P_wt,max(t) (13)

其中，P_wt(t)為t時刻風機的出力，P_wt,max(t)為風機的最大出力；

G，計算蓄電池的出力約束：

蓄電池荷電狀態出力約束：

soc_min≤soc≤soc_max (14)

蓄電池充電出力約束：

0≤P_es,c≤P_es,cmax (15)

蓄電池放電出力約束：

0≤P_es,d≤P_es,dmax (16)

整個調度周期前后儲能設備內儲能量應維持不變，即：

E_es^H＝E_es⁰ (17)

其中，soc_max為蓄電池的最大電荷量，soc_min為蓄電池的最小電荷量，soc指儲能存儲能量占其總容量的比值，P_es,cmax表示蓄電池的最大充電功率，P_es,c為t時刻蓄電池的充電功率，P_es,d為t時刻蓄電池的放電功率，P_es,dmax蓄電池的最大放電功率，E_es^H表示調度周期末蓄電池的儲能量，E_es⁰表示調度周期初始時刻的蓄電池的儲能量；

H，計算微能源網所有設備的能量平衡約束：

電氣母線平衡約束：

P_grid(t)+P_wt(t)+P_mt,e(t)+P_es,d(t)＝P_ec(t)+P_eb(t)+P_es,c(t)+L_e(t) (18)

其中，P_grid(t)表示t時刻購電的電價，P_wt(t)為t時刻風機的出力，P_mt,e(t)為t時刻微燃機輸出的電功率，P_es,c為t時刻蓄電池的充電功率，P_es,d為t時刻蓄電池的放電功率，P_eb(t)為t時刻電鍋爐的出力，L_e(t)為t時刻的電負荷；

熱水母線平衡約束：

Q_eb,h(t)+Q_he,h(t)＝L_h(t) (19)

其中，Q_eb,h(t)為t時刻電鍋爐產生的熱量，Q_he,h(t)為t時刻熱交換器產生的熱量，L_h(t)為t時刻的熱負荷；

空氣母線平衡約束：

Q_ac,c(t)+Q_ec,c(t)＝L_c(t) (20)

其中，Q_ac,c(t)為t時刻吸收式制冷機產生的制冷量，Q_ec,c(t)為t時刻電制冷機產生的制冷量，L_c(t)為t時刻冷負荷；

煙氣母線平衡約束：

Q_ac,in(t)+Q_he,in(t)＝Q_mt,h(t) (21)

其中，Q_ac,in(t)為t時刻吸收式制冷機的輸入能量，Q_he,in(t)為t時刻熱交換器的制輸入熱量，Q_mt,h(t)為t時刻微型燃氣輪機產生的熱量。