有源配电网环境下带触发机制的变模型变参数优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明公开了有源配电网环境下带触发机制的变模型变参数优化方法，属于配电 网模型优化的技术领域。
【背景技术】
[0002] 由于有源配电网中联络开关的频繁切换，导致其分布式能源优化调度过程呈现出 变模型变参数特征，目前，变模型变参数优化过程往往需要对各种模型进行分别优化，而分 别优化必然导致优化方法的频繁启动和终止，既增加了计算复杂度又很难获取全局最优 解，导致实际优化调度过程无法及时响应电网需求，从而影响有源配电网的正常运行。
[0003] 针对变模型变参数的优化问题，传统的方法主要是采用多模型切换理论和优化理 论相结合的方式，对模型进行优化求解。然而，由于有源配电网自身结构灵活、网络拓扑复 杂，需切换的模型众多，使得优化过程面临"维数灾"问题，进而导致有源配电网分布式能源 优化调度困难，难以获取满足全局规划要求的最优解。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是针对上述【背景技术】的不足，提供了有源配电网环境 下带触发机制的变模型变参数优化方法，针对有源配电网考虑关联因素众多、优化模型结 构复杂等问题，从有源配电网中的源网荷三者之间的关联关系出发，分析多种模型切换之 间的关联关系，引入触发机制将复杂多目标约束的变结构参数优化问题转变为单目标优化 问题，解决了计算复杂以及难以获取全局最优解的技术问题。
[0005] 本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：
[0006] 有源配电网环境下带触发机制的变模型变参数优化方法，包括如下步骤：
[0007] A.构建时变参数模型：以经济性最优、开关启闭次数最少以及线路传输损耗最小 为指标建立目标函数，构建包含开关约束和负载平衡约束的等式约束条件，构建包含出力 和充电约束、爬坡率约束、充电最小备用约束的不等式约束条件；
[0008] B.运用遗传算法优化时变参数模型：以各电源状态及其充电量或发电量为优化 变量，建立初始种群开始迭代，在每次迭代的过程中引入如下三种触发机制来更新粒子群 中各个体后，再由自适应度函数选取最优粒子：
[0009] 触发机制a :当本地负荷需求大于本地发电量时，从邻近区域的柔性负荷中选择 出力最大者作为补充电源以满足本地负荷的需求，将被选择的柔性负荷状态调整为放电状 态；
[0010] 触发机制b :在充电成本价格大于放电利润价格时，按照由本地至远程的次序将 处于充电状态的柔性负荷依据电容量由大至小的顺序调整为放电状态；
[0011] 触发机制C :柔性负荷在相邻两时刻的状态切换过时，标记该柔性负荷在前一时 刻的状态为已切换，调整该柔性负荷在前一时刻的充电量或发电量为0。
[0012] 作为所述有源配电网环境下带触发机制的变模型变参数优化方法的进一步优化 方案，步骤A中所述的时变参数模型，包括：
[0013] 目标函数
【主权项】
1. 有源配电网环境下带触发机制的变模型变参数优化方法，其特征在于，包括如下步 骤： A. 构建时变参数模型：以经济性最优、开关启闭次数最少以及线路传输损耗最小为指 标建立目标函数，构建包含开关约束和负载平衡约束的等式约束条件，构建包含出力和充 电约束、爬坡率约束、充电最小备用约束的不等式约束条件； B. 运用遗传算法优化时变参数模型：以各电源状态及其充电量或发电量为优化变量， 建立初始种群开始迭代，在每次迭代的过程中引入如下三种触发机制来更新粒子群中各个 体后，再由自适应度函数选取最优粒子： 触发机制a:当本地负荷需求大于本地发电量时，从邻近区域的柔性负荷中选择出力 最大者作为补充电源以满足本地负荷的需求，将被选择的柔性负荷状态调整为放电状态； 触发机制b:在充电成本价格大于放电利润价格时，按照由本地至远程的次序将处于 充电状态的柔性负荷依据电容量由大至小的顺序调整为放电状态； 触发机制c:柔性负荷在相邻两时刻的状态切换过时，标记该柔性负荷在前一时刻的 状态为已切换，调整该柔性负荷在前一时刻的充电量或发电量为〇。
2. 根据权利要求1所述的有源配电网环境下带触发机制的变模型变参数优化方法，其 特征在于，步骤A中所述的时变参数模型，包括： 目标函数
开关约束：Nt++t=N，
其中：f"f2、f3分别为经济性、开关启闭次数、线路传输损耗函数，T为时间周期，Pt、Qt 分别为发电电价和充电电价，Nt+为t时刻处于放电状态的柔性负荷数目，N;为t时刻处于 充电或关闭状态的柔性负荷数目，N为柔性负荷总数，Ait、xit分别为t时刻处于放电状态的 柔性负荷i的状态和发电量，A#、分别为t时刻处于充电或关闭状态的柔性负荷j的状 态和充电量，Amt分别为t-1、t时刻任意柔性负荷m的状态，Vm、Vn分别为任意柔性负 荷m、柔性负荷n的电压，0 0 "分别为任意柔性负荷m、柔性负荷n的相角，g"为任意柔 性负荷m、柔性负荷n的互电导，込为用户侧在时刻t的负荷需求，0i;niax、Oi;niin为处于放电 状态的柔性负荷i发电量的上下限，为处于充电或关闭状态的柔性负荷j的充电量上 限，分别为处于放电状态的柔性负荷i的爬坡率上下限，YY^in分别为处于 充电或关闭状态的柔性负荷j的爬坡率上下限，xi;t+1为t+1时刻处于放电状态的柔性负荷i的发电量、&+1为t+1时刻处于充电或关闭状态的柔性负荷j的充电量，Umin为最小备用 容量。
3. 根据权利要求2所述的有源配电网环境下带触发机制的变模型变参数优化方法，其 特征在于，步骤B运用混合整数规划粒子群优化时变参数模型，种群中任意个体\为：
其中，……分别为T-1时刻第1至第N柔性负荷的发电量或充电量， ……Am分别为T-1时刻第1至第N柔性负荷的状态。
4. 根据权利要求3所述的有源配电网环境下带触发机制的变模型变参数优化方法，其 特征在于，步骤B中的触发机制a下，调整当前时刻本地各柔性负荷以及补充电源的状态为 发电状态，调节当前时刻本地各柔性负荷以及补充电源的发电量至最大值。
5. 根据权利要求2至4任意一项所述的有源配电网环境下带触发机制的变模型变参数 优化方法，其特征在于，步骤B利用如下表达式建立初始种群：
其中：Ai(l、xi(l为初始时刻处于放电状态的柔性负荷i的状态和发电量，N;为初始时刻 处于发电状态的柔性负荷数目，rand(0, 1)为随机函数。
【专利摘要】本发明公开了有源配电网环境下带触发机制的变模型变参数优化方法，属于配电网模型优化的技术领域。本发明先构建时变参数模型，再运用遗传算法优化时变参数模型。时变参数模型包括以经济性最优、开关启闭次数最少以及线路传输损耗最小为指标的目标函数，包含开关约束和负载平衡约束的等式约束条件，包含出力和充电约束、爬坡率约束、充电最小备用约束的不等式约束条件，在遗传算法中引入触发机制更新系统优化变量，进而简化复杂的多目标多约束问题的变结构变参数优化问题为单目标优化问题，在很大程度上简化了求解难度，大大减少了计算复杂度。
【IPC分类】G06N3-12
【公开号】CN104778498
【申请号】CN201510170554
【发明人】张慧峰, 岳东, 解相朋, 胡松林, 黄崇鑫, 翁盛煊
【申请人】南京邮电大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月10日