[發(fā)明專利]一種基于粒子群算法的能源路由器更換時間優(yōu)化配置方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811331387.3 | 申請日: | 2018-11-09 |
| 公開(公告)號: | CN109217381B | 公開(公告)日: | 2020-05-19 |
| 發(fā)明(設(shè)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(guān)鍵;俞榮棟 | 申請(專利權(quán))人: | 浙江大學 |
| 主分類號: | H02J3/46 | 分類號: | H02J3/46 |
| 代理公司: | 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200 | 代理人: | 劉靜;邱啟旺 |
| 地址: | 310058 浙江*** | 國省代碼: | 浙江;33 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 基于 粒子 算法 能源 路由器 更換 時間 優(yōu)化 配置 方法 | ||
1.一種基于粒子群算法的能源路由器更換時間優(yōu)化配置方法,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)域中多種類型的能源路由器的剩余能量E(t),表示為:
其中,Ej(t)為設(shè)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(shè)備數(shù);將m臺設(shè)備的使用時長,即下次更換時間Tchange記為:
其中,為設(shè)備j下次更換時間;
預(yù)先設(shè)置m臺設(shè)備的最大更換時間間隔Tinterval,則m臺設(shè)備的最早更換時間Tf為:
其中,Tter為m臺設(shè)備的最晚更換時間,m臺設(shè)備均需要在[Tf,Tter]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),...,Ln(t)]
其中,Li(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)每臺能源路由器向負荷供電時具有不同的能量傳輸距離,對應(yīng)不同的能量線損率,該分布式發(fā)電區(qū)域的能量線損率Hloss表示為:
其中,Dji為設(shè)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每臺能源路由器單獨向負荷供電時,所需發(fā)電量Ep(t)為:
每臺能源路由器所需發(fā)電量與自身剩余能量占比K為:
(5)在選取能源路由器向負荷供電時,綜合考慮每臺能源路由器發(fā)電配比與實際使用時長兩方面,其中發(fā)電配比需考慮該能源路由器所需發(fā)電量與自身剩余能量占比,以及該能源路由器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(yù)先設(shè)置的第一項因素權(quán)重,則1-α為第二項因素權(quán)重;
其次根據(jù)設(shè)備的實際使用時長對發(fā)電配比進行相應(yīng)的調(diào)整,得到每臺設(shè)備對負荷i的實際供能權(quán)重W(t,i),表示為:
(6)對于每個負荷,以每臺能源路由器實際供能權(quán)重按反比例對其進行供能,即權(quán)重值越大,供能占比越小;能源路由器的實際供能Er(t)為:
其中Erji(t)表示設(shè)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(shè)備剩余能量E(t+1)為:
當某臺設(shè)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(shè)備進行更換,獲得該臺設(shè)備的下次更換時間
(8)將m臺設(shè)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(shè)備j,應(yīng)滿足以下條件:
其中,Pj(t)為設(shè)備j的輸出功率,Pj(t)max為設(shè)備j的最大輸出功率,通常為額定功率,Pj(t)min為設(shè)備j的最小輸出功率;
(9)采用啟發(fā)式的粒子群算法求解目標函數(shù),使能源路由器更換時間在預(yù)先設(shè)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(shè)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(shè)備更換時間從Tf到Tter之間的隨機數(shù)作為初始更換時間值,所有設(shè)備的初始配比值和初始更換時間值共同作為種群中的一個個體;初始化種群個體數(shù)量、最大迭代次數(shù)并設(shè)置位置參數(shù)限制、速度限制、慣性權(quán)重w、自我學習因子c1、群體學習因子c2;初始化種群位置x(1)為隨機位置、種群速度v(1)為隨機速度、每個個體及種群的歷史最佳位置、歷史最佳適應(yīng)度;
(9.2)對種群中的每個個體i,根據(jù)該個體歷史最佳位置以及群體歷史最佳位置,對個體i的速度和位置進行更新,進而對i的個體及種群歷史最佳位置及歷史最佳適應(yīng)度進行更新,并對邊界速度及邊界位置進行處理,處理方式為超出邊界的部分賦值為邊界值;對個體i的速度和位置的更新按以下公式計算:
其中,vi(k)為種群中第i個個體的當前速度,vi(k-1)為第i個個體的上次更新的速度,r1,r2為0到1之間的隨機數(shù),pi為第i個個體歷史最佳位置,xi(k)為第i個個體當前位置,xi(k-1)為第i個個體的上次更新的位置,pg為群體的歷史最佳位置;
(9.3)計算i在新的位置xi(k)下的目標函數(shù)值,即能量傳輸總損耗fi(k),如果fk小于i的個體歷史最佳位置pi對應(yīng)的目標函數(shù)值,則將個體歷史最佳位置更新為xi(k),如果fk小于群體的歷史最佳位置pg對應(yīng)的目標函數(shù)值,則將群體歷史最佳位置更新為xi(k);
(9.4)令k=k+1,返回步驟(9.2),直到達到最大迭代次數(shù)時,種群停止移動,記錄種群歷史最佳位置,即得到每臺設(shè)備的下次更換時間,同時計算能量傳輸?shù)淖钚p耗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于粒子群算法的能源路由器更換時間優(yōu)化配置方法,其特征在于,所述能源路由器包括電力變壓器、微型燃氣輪機、光伏發(fā)電裝置。
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