一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法与流程

技术特征：

1.一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法，其特征在于，包括：

S1：采集家庭微电网系统中电压、电流和功率数据；

S2：根据所述电压、电流和功率数据随机初始化粒子群；

S3：将所述粒子群中粒子的位置作为自身历史最佳位置并计算各粒子的适应度值，从粒子群中选择适应度值最小的粒子的位置作为全局历史最佳位置；

S4：根据预设的迭代公式更新粒子的速度和位置；

S5：计算更新后的每个粒子的适应度值，将所述更新后的每个粒子的适应度值与更新前的对应每个粒子的适应度值进行比较，选择适应度值小的粒子的位置替换所述自身历史最佳位置，从替换后的所述自身历史最佳位置中选择适应度值最小的粒子的位置替换所述全局历史最佳位置；

S6：重复执行步骤S4至S5，直到所述迭代公式中的迭代次数达到预设的最大迭代次数，获得所述全局历史最佳位置；

S7：根据所述全局历史最佳位置的向量公式中包含的电压、电流和功率数据控制家庭微电网系统运行。

2.根据权利要求1所述的一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法，其特征在于，所述计算粒子的适应度值具体由以下公式计算：

$F=P_{loss}+L_{loss}+{\mathrm{\λ}}_1{\left(\frac{P_{\max i}-P_i}{P_{Ni}}\right)}^2+{\mathrm{\λ}}_2{Q}^2+{\mathrm{\λ}}_3{(P^{*}-P)}^2$

其中：P_loss＝P₁+P₂+P₃，P₁为电能质量筛选调制器的功率损耗，P₂为双向阻抗型AC-DC变换器的功率损耗，P₃为储能模块的功率损耗；L_loss为储能模块的寿命损耗；为保证新能源100％并网的罚函数；λ₂Q²为保证微网对外呈现纯阻性的罚函数；λ₃(P^*-P)²为保证实现分时恒功率的罚函数；

其中：

P₁＝f₁(U_AC,i₁,i₂,...,i_N)+f₂(U_DC,i₁,i₂,...,i_U)

P₂＝f₃(i₁,i₂,...,i_U,i₁,i₂,...,i_V,P₁,P₂,...,P_W,P_store)

P₃＝f₄(P_store)

L_loss＝f₅(P_store,soc)

Q＝f₆(u_AC,i_AC,i_AC/DC,i₁,i₂,...,i_M)

U_AC为电能质量非敏感型负载交流母线电压；U_DC为电能质量非敏感型负载直流母线电压；u_AC为交流母线电压，i_AC为交流母线电流，i_AC/DC为双向阻抗型交直流变换器电流；soc为存储系统模块荷电状态，P^*来自上级电网指令，i₁,i₂,...,i_N为交流型电能质量非敏感型负载1～N上的电流；i₁,i₂,...,i_M为交流型电能质量敏感型负载1～M上的电流；i₁,i₂,...,i_U为直流型电能质量非敏感型负载1～U上的电流；i₁,i₂,...,i_V为直流型电能质量敏感型负载1～V上的电流；P_max1,P_max2,...,P_maxW为各直流新能源模块的最大输出功率，P₁,P₂,...,P_W为各直流新能源模块的实际输出功率。

3.根据权利要求1所述的一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

采集家庭微电网系统中交流型电能质量非敏感型负载1～N上的电流i₁,i₂,...,i_N；交流型电能质量敏感型负载1～M上的电流i₁,i₂,...,i_M；直流型电能质量非敏感型负载1～U上的电流i₁,i₂,...,i_U；直流型电能质量敏感型负载1～V上的电流i₁,i₂,...,i_V；各直流新能源模块的最大输出功率P_max1,P_max2,...,P_maxW及各直流新能源模块的实际输出功率P₁,P₂,...,P_W赋给K维输入向量：

$\stackrel{\→}{Y}={\[i_1,i_2,...,i_N,i_1,i_2,...,i_M,i_1,i_2,...,i_U,i_1,i_2,...,i_V,P_{max1},P_{max2},...,P_{\max W},P_1,P_2,...,P_W\]}^T.$

4.根据权利要求1所述的一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：

随机初始化粒子群，设定每个粒子的初始位置和速度，所述粒子群由N个粒子组成，每个粒子在多维空间中的位置均表示为以下形式的向量：

$\stackrel{\→}{X}={\[U_{AC},U_{DC},P_{store},i_{AC/DC}\]}^T$

其中，U_AC为电能质量非敏感型负载交流母线电压，U_DC为电能质量非敏感型负载直流母线电压，P_store为储能模块充放电功率，i_AC/DC为双向阻抗型交直流变换器电流。

5.根据权利要求1所述的一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：

根据下式更新各粒子的速度和位置：

其中i＝1,2,…N，t是迭代次数，ω是惯性因子，c₁,c₂为学习因子，r₁,r₂为0到1之间的随机数。

6.根据权利要求1所述的一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法，其特征在于，所述步骤S7具体包括：

将所述全局历史最佳位置的向量公式表示为：

$\stackrel{\→}{P_g}={\[U_{AC},U_{DC},P_{store},i_{AC/DC}\]}^T$

其中，U_AC为电能质量非敏感型负载交流母线电压，U_DC为电能质量非敏感型负载直流母线电压，P_store为存储系统模块充放电功率，i_AC/DC为双向阻抗型交直流变换器电流；

将U_AC,U_DC,P_store,i_AC/DC赋给相应的控制器，使得所述控制器根据U_AC,U_DC,P_store,i_AC/DC控制家庭微网运行。

7.一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行装置，基于权利要求1至6中任意一项所述的一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法进行控制，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集家庭微电网系统中电压、电流和功率数据；

粒子群初始化模块，用于根据所述电压、电流和功率数据随机初始化粒子群；

位置及适应度初始计算模块，用于将所述粒子群中粒子的位置作为自身历史最佳位置并计算各粒子的适应度值，从粒子群中选择适应度值最小的粒子的位置作为全局历史最佳位置；

迭代更新模块，用于根据预设的迭代公式更新粒子的速度和位置；

位置及适应度更新计算模块，用于计算更新后的每个粒子的适应度值，将所述更新后的每个粒子的适应度值与更新前的对应每个粒子的适应度值进行比较，选择适应度值小的粒子的位置替换所述自身历史最佳位置，从替换后的所述自身历史最佳位置中选择适应度值最小的粒子的位置替换所述全局历史最佳位置；

迭代输出模块，用于重复执行迭代更新模块及位置及适应度更新计算模块，直到所述迭代公式中的迭代次数达到预设的最大迭代次数，获得所述全局历史最佳位置；

控制运行模块，用于根据所述全局历史最佳位置的向量公式中包含的电压、电流和功率数据控制家庭微电网系统运行。

8.根据权利要求7所述的一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行装置，其特征在于，所述粒子群初始化模块具体用于：

随机初始化粒子群，设定每个粒子的初始位置和速度，所述粒子群由N个粒子组成，每个粒子在多维空间中的位置均表示为以下形式的向量：

$\stackrel{\→}{X}={\[U_{AC},U_{DC},P_{store},i_{AC/DC}\]}^T$

其中，U_AC为电能质量非敏感型负载交流母线电压，U_DC为电能质量非敏感型负载直流母线电压，P_store为储能模块充放电功率，i_AC/DC为双向阻抗型交直流变换器电流。

9.根据权利要求7所述的一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行装置，其特征在于，所述迭代更新模块具体用于：

根据下式更新各粒子的速度和位置：

其中i＝1,2,…N，t是迭代次数，ω是惯性因子，c₁,c₂为学习因子，r₁,r₂为0到1之间的随机数。

10.根据权利要求7所述的一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行装置，其特征在于，

所述控制运行模块具体用于：

将所述全局历史最佳位置的向量公式表示为：

$\stackrel{\→}{P_g}={\[U_{AC},U_{DC},P_{store},i_{AC/DC}\]}^T$

其中，U_AC为电能质量非敏感型负载交流母线电压，U_DC为电能质量非敏感型负载直流母线电压，P_store为存储系统模块充放电功率，i_AC/DC为双向阻抗型交直流变换器电流；

将U_AC,U_DC,P_store,i_AC/DC赋给相应的控制器，使得所述控制器根据U_AC,U_DC,P_store,i_AC/DC控制家庭微网运行。