基于改進(jìn)粒子群算法的微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度

陳仁君 錢(qián)久函 石磊 單元程

摘 ?要：本文提出了一種由多種分布式電源構(gòu)成的微電網(wǎng)調(diào)度模型，其中包括風(fēng)機(jī)、光伏電池、燃?xì)廨啓C(jī)、柴油機(jī)和蓄電池。針對(duì)各種分布式電源，在滿足對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)約束條件下，建立了包括運(yùn)行成本、環(huán)境成本和電力收入的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，運(yùn)用優(yōu)化過(guò)的粒子群算法（PSO），經(jīng)過(guò)仿真模塊的評(píng)估結(jié)果證實(shí)所建模型具有一定可行性。

關(guān)鍵詞：微電網(wǎng);優(yōu)化調(diào)度;粒子群算法;電網(wǎng)調(diào)度

中圖分類(lèi)號(hào)：TM732 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）18-0028-03

Abstract：A microgrid dispatching model composed of multiple distributed generators is proposed. Including wind turbines，photovoltaic cells，gas turbines，diesel engines and batteries. For various distributed power sources，under the corresponding system constraints，a multi-objective optimal dispatching model including operation cost，environmental cost and electricity revenue is established. By using optimized PSO，the evaluation results of the simulation module prove that the model is feasible to some extent.

Keywords：microgrid;optimal dispatch;particle swarm optimization;grid dispatch

0 ?引 ?言

微電網(wǎng)也稱(chēng)為微網(wǎng)，是指由分布式能源、儲(chǔ)能設(shè)備、能量轉(zhuǎn)換器、負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)裝置等組成的微型發(fā)配電系統(tǒng)。極高的靈活性是該系統(tǒng)最為重要的特點(diǎn)，其既可以并網(wǎng)運(yùn)行，也可以在電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行孤島運(yùn)行，以此保證對(duì)重要負(fù)荷的供電。

在對(duì)微電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，由于考慮到節(jié)能減排的背景環(huán)境，所以需要對(duì)環(huán)境因素做出必要的分析。國(guó)內(nèi)外的學(xué)者對(duì)于微電網(wǎng)日前環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度的問(wèn)題也在進(jìn)行不斷的研究。文獻(xiàn)[1]和文獻(xiàn)[2]對(duì)微電網(wǎng)調(diào)度做了比較全面的研究和分析。文獻(xiàn)[3]主要對(duì)含有不可調(diào)度型分布電源在微電網(wǎng)中的調(diào)度作用進(jìn)行了研究。

本文以經(jīng)濟(jì)成本的最小化和環(huán)境成本的最小化為目標(biāo)，建立了微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化模型，采用改進(jìn)的粒子群算法進(jìn)行求解該模型（通過(guò)改進(jìn)粒子群算法中的參數(shù)提高算法的收斂速率以及避免局部最優(yōu)）。通過(guò)算例驗(yàn)證模型與優(yōu)化方法的有效性。

1 ?仿真模型

1.1 ?風(fēng)機(jī)模型

3 ?求解過(guò)程

3.1 ?算法簡(jiǎn)介與優(yōu)化

標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法（PSO）是一種根據(jù)鳥(niǎo)群覓食而開(kāi)發(fā)的群智能優(yōu)化算法。粒子群算法因?yàn)槠湓砗?jiǎn)單、收斂速度快等優(yōu)點(diǎn)被用于解決各種尋優(yōu)問(wèn)題，但同時(shí)，人們也發(fā)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法存在的不足之處，即時(shí)常會(huì)遇到早熟和收斂的問(wèn)題。[4]

于是，我們針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法的不足之處提出了如下的改進(jìn)措施：

（1）初始混沌化處理。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法初始化階段粒子分布不均勻的情況，混沌粒子群算法在種群粒子初始化過(guò)程中引入Logistic混沌處理，使得粒子的分布情況更均勻，增加初始化階段粒子的多樣性。

（2）過(guò)程混沌處理。針對(duì)粒子群算法在更新過(guò)程中粒子趨向最優(yōu)前沿過(guò)于單一、集中的，容易陷入局部的極值的缺陷，混沌粒子群算法在粒子更新過(guò)程中引入Logistic混沌處理，以增加粒子的多樣性，增加粒子飛行過(guò)程中其他路徑的可能性，從而避免陷入局部最優(yōu)的局面。

3.2 ?算例分析

本文以一個(gè)包含光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、柴油機(jī)組、蓄電池組、微型燃?xì)廨啓C(jī)的典型微電網(wǎng)系統(tǒng)為例，來(lái)驗(yàn)證前述的多目標(biāo)優(yōu)化模型。系統(tǒng)中300kW光伏、10kW風(fēng)機(jī)、200kW蓄電池、120kW柴油發(fā)電機(jī)。典型的風(fēng)速、光照強(qiáng)度的參考數(shù)據(jù)參見(jiàn)文獻(xiàn)[5]。

污染物排放的參數(shù)如表1所示，其中MT表示燃?xì)廨啓C(jī)，DE表示柴油機(jī)。

3.3 ?調(diào)度結(jié)果分析

從圖1中我們可以看出，由于考慮了蓄電池的折舊成本和Soc約束，蓄電池的充放電成本較高，所以微電網(wǎng)的缺額功率基本上全部由大電網(wǎng)提供，蓄電池幾乎不參與調(diào)度。同時(shí)，因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)的燃料成本和啟停成本較高，所以基本不參與能量調(diào)度。在白天光照強(qiáng)度較高的中午時(shí)段，微電網(wǎng)會(huì)向大電網(wǎng)輸送電功率。

在研究中我們發(fā)現(xiàn)，環(huán)境成本會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)成本的增加而減小，所以如何平衡經(jīng)濟(jì)成本與環(huán)境成本的大小，以取得總成本最小的調(diào)度策略就是本文研究的方向。多目標(biāo)算法就是一種取得平衡的措施，調(diào)度部門(mén)可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)微電網(wǎng)的微電源的處理進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4 ?結(jié) ?論

本文對(duì)并網(wǎng)方式下的微電網(wǎng)的能量?jī)?yōu)化調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行研究，在滿足系統(tǒng)約束的條件下，確保可靠性的同時(shí)綜合考慮微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性，建立了微電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化管理的數(shù)學(xué)模型并通過(guò)改進(jìn)的粒子群算法進(jìn)行了求解，所得結(jié)果具有一定的實(shí)際參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 朱永勝.電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟(jì)優(yōu)化調(diào)度研究 [D].鄭州：鄭州大學(xué)，2016.

[2] 許磊.電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的仿真研究 [J].計(jì)算機(jī)仿真，2012，29（9）：324-327.

[3] 楊佩佩，艾欣，崔明勇，等.基于粒子群優(yōu)化算法的含多種供能系統(tǒng)的微網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析 [J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（20）：38-42.

[4] 唐俊杰.基于動(dòng)態(tài)模糊混沌粒子群算法的微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度研究 [D].廣州：廣東工業(yè)大學(xué)，2018.

[5] 洪博文，郭力，王成山，等.微電網(wǎng)多目標(biāo)動(dòng)態(tài)優(yōu)化調(diào)度模型與方法 [J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2013，33（3）：100-107.

作者簡(jiǎn)介：陳仁君（1998.09-），男，漢族，江蘇泰州人，本科，研究方向：分布式能源;錢(qián)久函（1998.01-），男，漢族，江蘇蘇州人，本科，研究方向：新型輸配電技術(shù);石磊（1998.01-），男，漢族，江蘇蘇州人，本科，研究方向：配電自動(dòng)化;單元程（1998.05-），男，漢族，江蘇鹽城人，本科，研究方向：微電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行。