一種改進(jìn)的PSO算法在含高比例風(fēng)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

唐京瑞　陳勇

關(guān)鍵詞： 高比例風(fēng)電 HCSN-PSO 算法 條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值 多目標(biāo) 機(jī)組組合

中圖分類號(hào)： TM614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1672-3791（2023）15-0010-06

21 世紀(jì)以來，能源與環(huán)境問題已成為全世界共同關(guān)注的話題，面對(duì)傳統(tǒng)能源對(duì)自然環(huán)境引起的氣候變化，發(fā)展高比例可再生資源越來越備受青睞。中國(guó)能源發(fā)展相關(guān)報(bào)告指出，到2040 年可再生能源發(fā)電量將占到新增發(fā)電量的50％， 但可再生能源存在能量密度低、間歇性明顯、分布分散等特點(diǎn)，在接入傳統(tǒng)能源電力網(wǎng)絡(luò)中很難適應(yīng)現(xiàn)有機(jī)制[1]。隨著系統(tǒng)內(nèi)聯(lián)合運(yùn)行的機(jī)組也在不斷擴(kuò)大，加之可再生能源的沖擊和不同的機(jī)組具有不同的能量轉(zhuǎn)換特性等因素，傳統(tǒng)的單目標(biāo)機(jī)組組合優(yōu)化模型和算法已經(jīng)難以適用。

高比例風(fēng)電機(jī)組的優(yōu)化組合是指系統(tǒng)在滿足功率平衡、機(jī)組安全、開停機(jī)時(shí)間和風(fēng)電場(chǎng)的出力等各種約束條件下，根據(jù)負(fù)荷要求，對(duì)一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)各個(gè)時(shí)段上的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化，確定出某一時(shí)段內(nèi)給定負(fù)荷下機(jī)組的最優(yōu)出力，使周期內(nèi)的總成本（包括發(fā)電成本和棄風(fēng)成本）為最小。它是一個(gè)高維數(shù)、非線性、多約束的混合整數(shù)規(guī)劃問題。當(dāng)系統(tǒng)的規(guī)模擴(kuò)大時(shí)，尤其是計(jì)及可再生能源后，傳統(tǒng)優(yōu)化算法已很難從理論上求得最優(yōu)解，如備用準(zhǔn)則法、隨機(jī)優(yōu)化法、混合整數(shù)規(guī)劃法、魯棒優(yōu)化法等，這些算法往往存在“維數(shù)災(zāi)”和計(jì)算精度差的特點(diǎn)，難以考慮大量的約束條件和解決多目標(biāo)優(yōu)化問題[2]。因此面對(duì)這類問題時(shí)，現(xiàn)代智能優(yōu)化算法在運(yùn)算速度和精度上都體現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性。但到目前為止，仍不存在一種既能全面考慮各種約束條件，又能獲得比較理想的運(yùn)算速度和精度的實(shí)用算法。因此，不斷改進(jìn)和探索新的求解算法對(duì)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的意義。

基于上述背景，本文在基本粒子群算法的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)生成過程中的擇優(yōu)與增長(zhǎng)連接機(jī)制，提出了一種基于高聚集度的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)鄰域結(jié)構(gòu)的粒子群算法，并采用條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值對(duì)風(fēng)電不確定性帶來的風(fēng)險(xiǎn)損失進(jìn)行了描述。通過建立以發(fā)電成本和棄風(fēng)成本最小為目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)修改的IEEE39 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)對(duì)所提模型和算法的正確性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 風(fēng)險(xiǎn)模型與數(shù)學(xué)模型描述

1.1 風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值模型

隨著風(fēng)電接入容量的增多，系統(tǒng)有功功率失衡引起的失負(fù)荷與棄風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)概率隨之增大[3]，為了有效降低發(fā)生事故帶來的高損失，本文采用了風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值管理模型，以S（e_t^w）表示t 時(shí)刻失負(fù)荷損失函數(shù)。