一种基于信息交流策略连续域蚁群算法的电力系统经济调度方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于信息交流策略连续域蚁群算法的电力系统经济调度方法，属于电力工程领域，主要解决复杂电力系统中难以求解电力负荷分配的问题。该方法以系统总运行费用为目标函数建立模型，同时考虑阀点负载效应、输电线路损失、爬坡率限制、禁止区域等限制。建立模型后，利用标准蚁群算法得到初始解档案，然后利用信息交流策略在解档案中选取一部分较优的解，在这部分较优的解里每一个解都选择另外一个解来进行信息交换得到候选解，采用贪婪的方式接受能够改善解的质量的候选解。最后将得到的最优值进行电力系统负荷分配。本发明专利技术方法能够降低电能的费用而且还能保障电力系统的电压质量，满足实际工程的设计需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于信息交流策略连续域蚁群算法的电力系统经济调度方法
本专利技术属于电力工程领域，涉及复杂环境下多因素电力系统的电力负荷分配方法；具体来说是一种基于信息交流策略连续域蚁群算法的电力系统经济调度方法，可用于火电经济调度计划、水火电协调、梯级调度和燃料约束调度等领域。
技术介绍
电力系统经济调度是能源生产和分配的核心。随着能源需求和燃料成本的增加，找到降低能源生产成本的方法变得越来越重要。电力系统经济调度需要找出电力系统中发电机的优化负荷，以满足整个电力需求，同时产生最小可能的发电成本。因此，需要制定和应用能够考虑发电机组特性成本函数曲线的数学优化模型，以找到最优的负荷分配。电力系统的成本函数可以简单地用单调递增的二阶非线性函数来近似。然而，这样一个简单的成本函数没有适当地模拟出发电机的实际情况，首先电力系统涉及到阀点效应和多种燃料使用等约束。如果将阀点效应引入成本函数，会导致多个局部最小值产生。通常，在进行发电机负荷分配时，有一些区域的值是禁止运行的，禁止运行的区域使成本函数不连续。除此之外，还应考虑诸如爬坡率限制和输电线路损耗等约束条件，以便近似估计发电机的实际行为。如今，由于人们对环境的关注日益增加，燃烧燃料排放的有毒气体也被纳入成本函数。这些限制会使电力系统经济调度的任务更加复杂。因此，电力系统经济调度中的优化问题由多个目标组成。其任务是找到发电机组的负荷分配，使发电量满足整个系统电力需求，同时产生最小可能的发电成本。许多经典的优化技术，如线性规划、齐次线性规划、梯度搜索算法、Lambda迭代法、模式搜索法、二次规划方法、拉格朗日乘子法和非线性规划法被用来解决电力系统经济调度问题。这些经典优化技术的主要问题在于它们返回的最终解决方案高度依赖于初始值，通常容易陷入局部最优值。成本函数的不连续性也严重影响了这些优化技术的性能。虽然动态规划技术可以处理不连续的非线性成本函数，但优化问题的维数对它来说是一个非常重要的影响因素。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种基于信息交流策略连续域蚁群算法的电力系统经济调度方法，该方法以系统总运行费用为目标函数建立模型，同时考虑阀点负载效应、输电线路损失、爬坡率限制、禁止区域等限制。本专利技术方法不仅能够降低电能的费用，而且还能保障电力系统的电压质量，满足实际工程的设计需求。本专利技术采用的技术方案：一种基于信息交流策略连续域蚁群算法的电力系统经济调度方法，包括以下步骤：(1)建立电力系统经济调度模型：其中，n为系统发电机组的总个数，F为发电总成本，Fi为机组i的发电成本，ai，bi，ci是机组i的成本系数，pi为机组i的有功输出功率，Vi为阀点效应带来的变化值，di，ei为常数，为机组i的最小技术出力；电力系统经济调度模型的限制条件为：(1.1)传输损耗：其中，Bi，j为耗量系数矩阵B中第i行第j列的系数，Ti为耗量系数矩阵T中第i行的系数，L为燃料耗量系数；(1.2)运行区域：其中，为机组i的最小技术出力，为机组i的最大技术出力；(1.3)发电机爬升率：其中，dri为机组i的向下爬坡速率值，uri为机组i的向上爬坡速率值，为机组i的初始值；(1.4)禁用区域：其中，和分别为第i个机组在第j个工作禁区的下限值和上限值，mi为发电机组i的工作禁区个数；(2)初始化各项参数：解档案个数k，关联度q＝0.0001，权值参数ξ＝0.85，蚂蚁个数s，优解率r，最大迭代次数iter_max，随机生成k个解；(3)利用电力系统经济调度模型计算解档案中解的适应度值，并根据适应度值将解进行排序；(4)采用标准蚁群算法更新解档案中的解，具体步骤为：(4.1)计算解档案中每个解的权重，wi为第i个解在解档案中的权重，定义为：其中，q是算法中的一个参数，被用来平衡局部最优和全局最优；(4.2)计算选取每个解作为指导解的概率，选取第i个解的概率为：(4.3)每只蚂蚁根据解档案中解的权重选取一个解Xi，i＝1，2，…，k，并分别通过高斯函数gi，j(X)对这个解的D个解组件Xi，j，j＝1，2，…D，进行取样；每一个高斯函数的均值Ui，j＝Xi，j，标准差σi，j为(4.4)s只蚂蚁都产生新解之后，把这k+s个解重新排序，然后选取k个最优的解存储到解档案中。(5)从更新后的解档案中选取m个优质解，m个优质解根据优解率r计算得出，则有m＝ceil(r×k)，ceil表示向上取整；(6)在m个优质解中，每一个解都选择另外一个解来进行信息交换，得到候选解，采用贪婪的方式接受能够改善解的质量的候选解，具体步骤为：(6.1)在m个优质解中，信息交流策略通过如下公式为每个解Xi，i＝1，2，...m确定另一个解Xh，h∈(1，m)进行维变量互换。其中，D表示解的维数；(6.2)每个Xi解确定好进行维变量互换的解之后，则产生的新解为：其中，rand表示产生一个(0,1)之间的随机数，Pj为：(6.3)通过贪婪的方式确定Xi和哪一个保留到解档案中。(7)当前迭代次数加1，判断是否到达最大迭代次数，当前迭代次数超过最大迭代次数iter_max时，则停止迭代，输出解档案中第一个解作为全局最优值；当前迭代次数未超过最大迭代次数iter_max时，则跳转到步骤(3)；(8)根据得到的解进行电力负荷分配，得到最优电力系统经济调度。本专利技术方法是一种基于信息交流策略连续域蚁群算法的电力系统经济调度方法，该专利技术方法在ACOR算法中引入信息交流策略，避免出现指导解的选择过于单一的情况。信息交流策略在解档案中选取一部分较优的解，在这部分较优的解里每一个解都选择另外一个解来进行信息交换，这样可以增加解的多样性，避免陷入局部最优。同时，信息交流策略通过对解的信息交换，融合不同解中较优的维变量，得到较优的子解，而且只处理了部分较优解,这样能加快算法的收敛速度，提高算法的收敛精度，使得该专利技术方法能得到较优的电力系统经济调度方法。附图说明图1为本专利技术方法的流程图；具体实施方式以下结合实例对本专利技术作进一步详细说明，但不作为对本专利技术的限定。实施例1步骤1.建立电力系统经济调度模型。以电力系统相关的总燃料成本为目标函数，发电机的燃料成本函数可以被认为是由发电机产生功率的二阶二次函数，但是，考虑实际情况，热发电机通常使用蒸汽涡轮机，其由于蒸汽阀的连续打开而出现阀点效应。当考虑这些影响时，发电机的成本函数不再是线性的。考虑阀点效应后，其耗量特性函数为：式中，n为系统发电机组的总个数，F为发电总成本，Fi为机组i的发电成本，ai，bi，ci是机组i的成本系数，pi为机组i的有功输出功率，Vi为阀点效应带来的变化值，di，ei为常数，为机组i的有功输出下限；在解决多发电机系统的经济调度问题时，还需要考虑一些系统限制因素，这些因素将作为模型的限制条件：1)传输损耗：总传输损耗是电力系统经济调度问题的一个重要制约因素。不仅希望在系统中发生的损失与总燃料成本一起降至最低，而且系统还必须产生足够的电力以满足负载需求并补偿传输损耗。系统中的总损失可以使用以下关系计算：其中Bi，j为耗量系数矩阵B中第i行第j列的系数，Ti为耗量系数矩阵T中第i行的系数，L为燃料耗量系数；系统运行时要满足平衡约束，即整个发电机系统产生的功率必须等于总功率需求和系统内部以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于信息交流策略连续域蚁群算法的电力系统经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立电力系统经济调度模型：

【技术特征摘要】
1.一种基于信息交流策略连续域蚁群算法的电力系统经济调度方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立电力系统经济调度模型：其中，n为系统发电机组的总个数，F为发电总成本，Fi为机组i的发电成本，ai，bi，ci是机组i的成本系数，pi为机组i的有功输出功率，Vi为阀点效应带来的变化值，di，ei为常数，为机组i的最小技术出力；电力系统经济调度模型的限制条件为：(1.1)传输损耗：其中，Bi，j为耗量系数矩阵B中第i行第j列的系数，Ti为耗量系数矩阵T中第i列的系数，L为燃料耗量系数；(1.2)运行区域：其中，为机组i的最小技术出力，为机组i的最大技术出力；(1.3)发电机爬升率：其中，dri为机组i的向下爬坡速率值，uri为机组i的向上爬坡速率值，为机组i的初始值；(1.4)禁用区域：其中，和分别为第i个机组在第j个工作禁区的下限值和上限值，mi为发电机组i的工作禁区个数；(2)初始化各项参数：解档案个数k，关联度q＝0.000l，权值参数ξ＝0.85，蚂蚁个数s，优解率r，最大迭代次数iter_max，随机生成k个解；(3)利用电力系统经济调度模型计算解档案中解的适应度值，并根据适应度值将解进行排序；(4)采用标准蚁群算法更新解档案中的解，具体步骤为：(4.1)计算解档案中每个解的权重，wi为第i个解在解档案中的权重，定义为：其中，q是算法中的一个参数，被用来平衡局部最优和全局最优；(4.2)计算选取每个解作为指导解的概率，选取第i个解的概率为：(4.3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛洪伟，姜道银，羊洁明，葛阳，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32