一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法技术

技术编号:15648218 阅读:45 留言:0更新日期:2017-06-17 00:49
本发明专利技术实施例提供的一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法,通过粒子群算法对微电网的电压、电流和功率进行优化计算,可实现新能源100%并网,充分发挥了分布式电源的发电优势,提高了清洁能源的利用率;可实现家庭微网对市电呈现纯阻性,消除新能源发电和电力电子设备对市电的谐波污染,提高功率因数;可实现家庭微网分时恒功率,降低上级电网调度的难度,提高上级电网的稳定运行能力;解决了新能源利用率不足并且微电网将对上级电网造成冲击,严重影响电能供需平衡和电能质量的技术问题。本发明专利技术实施例还提供一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行装置。

【技术实现步骤摘要】
一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法
本专利技术涉及家庭微电网领域,尤其涉及一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法。
技术介绍
当今能源与环境问题日益凸显,发展利用可再生能源已成为共识。而新能源的大力发展将对市电造成冲击,其间歇性和不可预测性严重影响电能供需平衡和电能质量。传统电网运行方式是发电端跟随用户端调节发电量,难以应对间歇性能源的大规模接入。电网为保证自身的安全运行,对新能源发电采取严格限制的方式,导致目前新能源的实际并网率不足20%。此外,传统电网运行方式无法使微电网对上级电网呈现纯阻性和分时恒功率,并且缺乏对具体用电设备的调度能力,不能主动发挥“电能质量非敏感型负载”这类宝贵“资源”对电能供需平衡的调节作用。因此在这种调度方式下,如果强行接入大量发电量随机变化的新能源,将会对电网造成污染,降低电网可靠性。参考图1,为现有的交直流混合微网结构图。其包括市电接口、孤岛开关、交流母线、交流子网、直流母线、直流子网、直流新能源子网、双向阻抗型AC-DC变换器模块、功率协同模块。参考图2,为传统微网优化运行方法流程图。传统运行方法仅以运行成本及污染物治理成本最小为目标,无法实现微电网对上级电网呈现纯阻性和分时恒功率以及新能源100%并网。因此在传统运行方式下,新能源利用率不足并且微电网将对上级电网造成冲击,严重影响电能供需平衡和电能质量,对上级电网造成污染,降低了电网可靠性。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法,用于解决新能源利用率不足并且微电网将对上级电网造成冲击,严重影响电能供需平衡和电能质量的技术问题。本专利技术实施例提供的一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法,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。优选地,所述计算粒子的适应度值具体由以下公式计算:其中:Ploss=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;Lloss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(UAC,i1,i2,...,iN)+f2(UDC,i1,i2,...,iU)P2=f3(i1,i2,...,iU,i1,i2,...,iV,P1,P2,...,PW,Pstore)P3=f4(Pstore)Lloss=f5(Pstore,soc)Q=f6(uAC,iAC,iAC/DC,i1,i2,...,iM)UAC为电能质量非敏感型负载交流母线电压;UDC为电能质量非敏感型负载直流母线电压;uAC为交流母线电压,iAC为交流母线电流,iAC/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,...,iN为交流型电能质量非敏感型负载1~N上的电流;i1,i2,...,iM为交流型电能质量敏感型负载1~M上的电流;i1,i2,...,iU为直流型电能质量非敏感型负载1~U上的电流;i1,i2,...,iV为直流型电能质量敏感型负载1~V上的电流;Pmax1,Pmax2,...,PmaxW为各直流新能源模块的最大输出功率,P1,P2,...,PW为各直流新能源模块的实际输出功率。优选地,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,...,iN;交流型电能质量敏感型负载1~M上的电流i1,i2,...,iM;直流型电能质量非敏感型负载1~U上的电流i1,i2,...,iU;直流型电能质量敏感型负载1~V上的电流i1,i2,...,iV;各直流新能源模块的最大输出功率Pmax1,Pmax2,...,PmaxW及各直流新能源模块的实际输出功率P1,P2,...,PW赋给K维输入向量:优选地,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:其中,UAC为电能质量非敏感型负载交流母线电压,UDC为电能质量非敏感型负载直流母线电压,Pstore为储能模块充放电功率,iAC/DC为双向阻抗型交直流变换器电流。优选地,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。优选地,所述步骤S7包括:将所述全局历史最佳位置的向量公式表示为:其中,UAC为电能质量非敏感型负载交流母线电压,UDC为电能质量非敏感型负载直流母线电压,Pstore为存储系统模块充放电功率,iAC/DC为双向阻抗型交直流变换器电流;将UAC,UDC,Pstore,iAC/DC赋给相应的控制器,使得所述控制器根据UAC,UDC,Pstore,iAC/DC控制家庭微网运行,使微网在新能源完全并网,对外呈现纯阻性以及分时恒功率的前提下达到电能质量筛选调制器的功率损耗、双向阻抗型AC-DC变换器的功率损耗和存储系统的功率损耗最小且使用寿命最长。本专利技术实施例提供的一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行装置,基于上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,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。优选地,粒子群初始化模块具体用本文档来自技高网...
一种基于粒子群算法的交直流智能家庭微网运行方法

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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:其中:Ploss=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;Lloss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(UAC,i1,i2,...,iN)+f2(UDC,i1,i2,...,iU)P2=f3(i1,i2,...,iU,i1,i2,...,iV,P1,P2,...,PW,Pstore)P3=f4(Pstore)Lloss=f5(Pstore,soc)Q=f6(uAC,iAC,iAC/DC,i1,i2,...,iM)UAC为电能质量非敏感型负载交流母线电压;UDC为电能质量非敏感型负载直流母线电压;uAC为交流母线电压,iAC为交流母线电流,iAC/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,...,iN为交流型电能质量非敏感型负载1~N上的电流;i1,i2,...,iM为交流型电能质量敏感型负载1~M上的电流;i1,i2,...,iU为直流型电能质量非敏感型负载1~U上的电流;i1,i2,...,iV为直流型电能质量敏感型负载1~V上的电流;Pmax1,Pmax2,...,PmaxW为各直流新能源模块的最大输出功率,P1,P2,...,PW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,...,iN;交流型电能质量敏感型负载1~M上的电流i1,i2,...,iM;直流型电能质量非敏感型负载1~U上的电流i1,i2,...,iU;直流型电能质量敏感型负载1~V上的电流i1,i2,...,iV;各直流新能源模块的最大输出功率Pmax1,Pmax2,...,PmaxW及各直流新能源模块的实际输出功率P1,P2,...,PW赋给K维输入向量: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:

【专利技术属性】
技术研发人员:章云袁君陈思哲张桂东
申请(专利权)人:广东工业大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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