[發(fā)明專利]一種基于人工螢火蟲群優(yōu)化算法的計及產(chǎn)能節(jié)點使用壽命的產(chǎn)能分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811331371.2
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109190860B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設計）人: 楊秦敏;劉廣侖;范海東;馮時;陳積明;孫優(yōu)賢;李清毅;周君良;關鍵;俞榮棟
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06;G06N3/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜;邱啟旺

本發(fā)明公開了一種基于人工螢火蟲群優(yōu)化算法的計及產(chǎn)能節(jié)點使用壽命的產(chǎn)能分配方法，本發(fā)明根據(jù)能源互聯(lián)網(wǎng)中產(chǎn)能節(jié)點的使用壽命，通過建立壽命損耗率模型決定產(chǎn)能節(jié)點在不同階段的最大產(chǎn)能功率，并結(jié)合能量傳輸損耗、環(huán)境效益等多因素進行產(chǎn)能分配的方法，從而最大化產(chǎn)能效率及產(chǎn)能收益，本發(fā)明采用啟發(fā)式的人工螢火蟲群優(yōu)化算法，模仿自然界群體生活生物的社會行為構(gòu)造隨機搜索方法，將決策變量比喻為解空間中移動的螢火蟲，其亮度與自身位置目標值有關，每個螢火蟲向決策域中亮度更高的螢火蟲移動，即向更優(yōu)的位置移動，可得到區(qū)域最優(yōu)解，即最佳分配方案。本發(fā)明對于能源互聯(lián)網(wǎng)中多能源形式共存的產(chǎn)能分配問題具有重要的科學意義和應用價值。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于能源互聯(lián)網(wǎng)領域，尤其涉及一種基于人工螢火蟲群優(yōu)化算法的計及產(chǎn)能節(jié)點使用壽命的產(chǎn)能分配方法

背景技術(shù)

近年來，能源問題已成為世界各國所需討論解決的首要難題，世界各個國家及組織積極開展探究新型替代能源的技術(shù)。其中，可再生能源以其可再生、無污染的特點受到了高度重視。隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，并伴隨著能源技術(shù)創(chuàng)新和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合的巨大潛力，誕生了“能源互聯(lián)網(wǎng)”的宏觀結(jié)構(gòu)，該體系具有“多能互補，源網(wǎng)荷儲”的統(tǒng)一多能互補協(xié)調(diào)的核心理念，不僅可以實現(xiàn)能源的“就地采集，原地存儲，現(xiàn)場利用”功能，還可以作為具有數(shù)個完整功能的局域小型供電系統(tǒng)與電網(wǎng)互聯(lián)。

由于多種新型能源的加入，能源形式不再局限于電能，而是電能、天然氣能、石油能等多種能源形式的結(jié)合，天然氣能由于其高效、清潔等特點，具有良好的發(fā)展前景，同時在發(fā)電形式中，風力、光伏發(fā)電相較于傳統(tǒng)的火力發(fā)電也有明顯的優(yōu)勢。在多種能源形式共存的產(chǎn)能端，使用時間較短的產(chǎn)能節(jié)點，維護費用較低，可以在短時間內(nèi)處于過載運行狀態(tài)以獲取更大的輸出能量，使用時間較長的產(chǎn)能節(jié)點，維護費用較高，適合處于輕載運行狀態(tài)減少維護并保證安全。因此可以利用產(chǎn)能節(jié)點這一特性，并綜合考慮能量傳輸損耗、環(huán)境效益等因素對新興的天然氣產(chǎn)能、風力產(chǎn)能、光伏產(chǎn)能等節(jié)點通過過載運行獲取更大的能量輸出，從而進一步代替產(chǎn)能區(qū)域中綜合性能較劣的火力發(fā)電等節(jié)點，提升產(chǎn)能效率及收益。

人工螢火蟲群優(yōu)化算法是一種應用廣泛的啟發(fā)式智能優(yōu)化方法，來源于自然界中螢火蟲的發(fā)光行為，是人工智能領域的重要分支，具有概念簡單，需要調(diào)整的參數(shù)少，易于應用和實現(xiàn)等優(yōu)點，具有極強的通用性，易于通過編程實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

在能源互聯(lián)網(wǎng)中，能量的形式不再局限于電能，而是電能、天然氣能、石油能等多種能源形式的結(jié)合，天然氣能由于其高效、清潔等特點，具有良好的發(fā)展前景，同時在發(fā)電形式中，風力、光伏發(fā)電相較于傳統(tǒng)的火力發(fā)電也有明顯的優(yōu)勢。在我國，雖然仍然是以火力發(fā)電為主，但在微網(wǎng)場景下，已經(jīng)可以充分利用風能、天然氣能等代替火力發(fā)電，獲得更大的經(jīng)濟收益以及環(huán)境收益。在多種能源形式共存的產(chǎn)能端，產(chǎn)能節(jié)點的使用壽命不同，當某一產(chǎn)能節(jié)點使用時間較短，即該節(jié)點剛剛建立時，維護費用較低，可以在短時間內(nèi)處于過載運行狀態(tài)以獲取更大的輸出能量，但也需要避免長時間過載運行以免損壞設備；當某一產(chǎn)能節(jié)點的使用時間較長，即該節(jié)點較為陳舊，維護費用較高，因此適合處于輕載運行以減少維護費用并保證安全性。利用產(chǎn)能節(jié)點這一特性，通過選取使用時間較短，同時能量傳輸損耗、環(huán)境效益等性能良好的產(chǎn)能節(jié)點，通過過載運行獲取更大的能量輸出，進一步代替產(chǎn)能區(qū)域中較為陳舊，同時環(huán)境效益等性能較劣的火力發(fā)電等設施，從而提升產(chǎn)能效率及產(chǎn)能收益?？紤]多因素的產(chǎn)能分配是一種優(yōu)化問題，最佳分配方案是綜合性能越好的產(chǎn)能節(jié)點向負荷供能比例越高，因此本文采用啟發(fā)式的人工螢火蟲群優(yōu)化算法，該算法模仿自然界群體生活的生物的社會行為構(gòu)造的隨機搜索方法，將決策變量比喻為在解空間中移動的螢火蟲，其亮度與自身所在位置的目標值有關，亮度越高表示位置越好，即目標函數(shù)值越優(yōu)。每個螢火蟲向決策域中亮度更高的螢火蟲移動，即向更優(yōu)的位置移動。該算法具有較強的局部搜索能力，并可以在較小區(qū)域內(nèi)得到該區(qū)域的最優(yōu)解，即本發(fā)明中的最佳分配方案。本發(fā)明方法的具體實現(xiàn)包括以下步驟：

(1)獲取能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)能區(qū)域多種能源形式(如電能、天然氣能)的產(chǎn)能節(jié)點，產(chǎn)能節(jié)點為風力發(fā)電廠、水力發(fā)電廠、光伏電池、儲氣系統(tǒng)等，產(chǎn)能節(jié)點的編號M表示為：