[發(fā)明專利]一種基于遺傳算法的能量轉(zhuǎn)換裝置壽命統(tǒng)一管理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811331401.X
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109472493B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 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）人: 浙江大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G06N3/12
• 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

1.一種基于遺傳算法的能量轉(zhuǎn)換裝置壽命統(tǒng)一管理方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取能源互聯(lián)網(wǎng)分布式發(fā)電區(qū)域中多種類型的能量轉(zhuǎn)換裝置的剩余能量E(t)，表示為：

其中，E_j(t)為設備j在時刻t的剩余能量，m為分布式發(fā)電區(qū)域待統(tǒng)一管理的總設備數(shù)；將m臺設備的使用時長，即下次更換時間T_change記為：

其中，為設備j下次更換時間；

預先設置m臺設備的最大更換時間間隔T_interval，則m臺設備的最早更換時間T_f為：

其中，T_ter為m臺設備的最晚更換時間，m臺設備均需要在[T_f,T_ter]時間段內(nèi)進行更換；

(2)獲取能源互聯(lián)網(wǎng)負荷端多個負荷的需求供電量L(t)，表示為：

L(t)＝[L₁(t),L₂(t),...,L_n(t)]

其中，L_i(t)為負荷i在時刻t所需電量，n為負荷端的負荷總數(shù)；

(3)每臺能量轉(zhuǎn)換裝置向負荷供電時具有不同的能量傳輸距離，對應不同的能量線損率，該分布式發(fā)電區(qū)域的能量線損率H_loss表示為：

其中，D_ji為設備j與負荷i的能量傳輸距離，δ為單位傳輸距離的能量損耗率；

(4)當時刻t每臺能量轉(zhuǎn)換裝置單獨向負荷供電時，所需發(fā)電量E_p(t)為：

每臺能量轉(zhuǎn)換裝置所需發(fā)電量與自身剩余能量占比K為：

(5)在選取能量轉(zhuǎn)換裝置向負荷供電時，綜合考慮每臺能量轉(zhuǎn)換設備發(fā)電配比與實際使用壽命兩方面，其中發(fā)電配比需考慮該能量轉(zhuǎn)換設備所需發(fā)電量與自身剩余能量占比，以及該能量轉(zhuǎn)換設備供能的損耗與負荷大小比值兩項因素；

在t時刻對于某負荷i，首先考慮發(fā)電配比R(t,i)為：

其中α為預先設置的第一項因素權重，則1-α為第二項因素權重；

其次根據(jù)設備的實際使用壽命對發(fā)電配比進行相應的調(diào)整，得到每臺設備對負荷i的實際供能權重W(t,i)，表示為：

(6)對于每個負荷，以每臺能量轉(zhuǎn)換裝置實際供能權重按反比例對其進行供能，即權重值越大，供能占比越小；能量轉(zhuǎn)換裝置的實際供能Er(t)為：

其中Er_ji(t)表示設備j在t時刻對負荷i的實際供能；

(7)經(jīng)過供能分配之后，得到每臺設備剩余能量E(t+1)為：

當某臺設備j的剩余能量達到需要進行更換的最小剩余能量閾值，則需要對該臺設備進行更換，獲得該臺設備的下次更換時間

(8)將m臺設備對n個負荷進行供能的總損耗作為目標函數(shù)，表示為：

約束條件為：

對每臺設備j，應滿足以下條件:

其中，P_j(t)為設備j的輸出功率，P_j(t)_max為設備j的最大輸出功率，通常為額定功率，P_j(t)_min為設備j的最小輸出功率；

(9)采用啟發(fā)式的遺傳算法求解目標函數(shù)，使能量轉(zhuǎn)換裝置更換時間在預先設置的更換時間段內(nèi)，能量傳輸總損耗達到最小；目標函數(shù)的求解過程具體如下：

(9.1)對每臺設備j選取其計算得出的發(fā)電配比作為初始配比值，選取設備更換時間從T_f到T_ter之間的隨機數(shù)作為初始更換時間值，將所有設備的初始配比值和初始更換時間值均轉(zhuǎn)換為二進制，共同作為種群中的一個個體，并設置種群的規(guī)模，進行個體適應度評估，即求解目標函數(shù)值，目標函數(shù)值越小，適應度越大；

(9.2)對二進制表示的初代種群進行選擇、交叉、變異操作，設置最大遺傳代數(shù)F，交叉概率γ_c、變異概率γ_m；選擇過程采用輪盤賭機制，交叉過程采用二進制單點交叉方式，變異操作選擇二進制單點變異方式，得到新一代種群，將二進制表示的種群轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)值計算新一代種群每個個體對應的適應度；

(9.3)重復執(zhí)行步驟(9.2)，直到達到最大遺傳代數(shù)F時，種群所在位置即為最優(yōu)值，將二進制表示的種群位置轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，即得到每臺設備的下次更換時間，同時計算得到最佳適應度值，即能量傳輸最小損耗。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于遺傳算法的能量轉(zhuǎn)換裝置壽命統(tǒng)一管理方法，其特征在于，所述能量轉(zhuǎn)換裝置包括電力變壓器、微型燃氣輪機和光伏發(fā)電裝置。