1.一种基于混合变邻域蝙蝠算法的海上风电场电缆布局规划方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S1、初始化控制参数:最大迭代次数为Nmax,迭代计数器N,蝙蝠的种群规模为Q;其中,N的初始值为0;
S2、对每个蝙蝠i,随机产生第i只蝙蝠的位置为 速度为vi、脉冲发射频度为Ri、脉冲响度为Ai、脉冲频率fi;其中,i=1,2,…,Q,Ri∈[Rmin,Rmax],Ai∈[Amin,Amax],fi∈[fmin,fmax];
其中,蝙蝠位置 定义为:
1) 的定义为:
其中 与 分别为海上发电站的x坐标最小值与最大值, 与 分别为海上发电站的y坐标的最小值与最大值;
2) 的定义为:
其中 W=M-1,M为风力发电机和海上发电站的数量和;
3) 中 的定义为:
其中W′=M+P-2, 为排列[1,2,…,W′]的一个W′元置换,P为电缆种类的数量和;
S3、根据初始蝙蝠种群中每个蝙蝠的位置xi解码,并计算蝙蝠i的适应度fitnessi,初始化全局最优蝙蝠的位置x*及其适应度fitness*;
S4、根据蝙蝠更新操作更新每个蝙蝠的速度v″′i、蝙蝠频率fi′和当前蝙蝠的位置x′i;
根据步骤S1-S4,更新后可得蝙蝠位置x′i、速度v″′i和频率fi′;
S5、对每个蝙蝠i,如果rand>Ri,则采用蝙蝠变异更新蝙蝠位置 否则 进入步骤S6;
S8、对每个蝙蝠i,如果fitnessi
S9、如果N
S10、输出全局最优蝙蝠的位置x*及其适应度fitness*。
2.根据权利要求1所述的基于混合变邻域蝙蝠算法的海上风电场电缆布局规划方法,其特征在于,所述步骤S2中,蝙蝠速度vi的定义为:
其中, 是一个整数且
是一个整数且
蝙蝠的频率fi的定义为:
fi=[fi1,fi2,fi3] (8)其中,fi1∈[0,1];fi2∈[0,1],fi3∈[0,1]。
3.根据权利要求2所述的基于混合变邻域蝙蝠算法的海上风电场电缆布局规划方法,其特征在于,所述步骤S4中,蝙蝠更新包括以下操作:(1) 其中
(2)v′i×fi=v″i=[v″i1,v″i2,v″i3],其中fi′1=fi1+(fr-fi1)/θ1 (13)
1 2 3 1 2 3
其中,fi′=[fi′,fi′,fi′],fr是随机生成且fr∈[0,1],频率影响因子θ>1,θ>1,θ>
1;
(3) 其中
4)
对于
对于 令 当 交换 中的第 位置的分量和第位置的分量,
对于 令 当 交换 中的第 位置的分量和第 位置的分量,
4.根据权利要求3所述的基于混合变邻域蝙蝠算法的海上风电场电缆布局规划方法,其特征在于,在步骤S1-S4中,如果任意变量X,X包括蝙蝠位置、速度或者频率,若超出取值范围则使用式(21)进行越界检测并映射到一个新的值,X=LB+mod(|X|UB-LB) (21)其中,mod为取余函数,LB、UB为X的上下边界。
5.根据权利要求4所述的基于混合变邻域蝙蝠算法的海上风电场电缆布局规划方法,其特征在于,所述步骤S5中,所述蝙蝠变异更新为:设蝙蝠i的位置为
对于 其中,ε∈[-1,1]的随机数, 为当前所有蝙蝠响度的平均值,如果越界,使用式(21)进行更新值;
对于 j是随机产生的整数1≤j≤(W/2),交换 中的第j位置的分量和第(W+1-j)位置的分量;
对于 j、k是随机产生的不相等的两个整数1≤j≤W′、1≤k≤W′,将 中第j个分量抽出来,再插入到第k个分量的位置, 的其他分量做相应的移动。
6.根据权利要求5所述的基于混合变邻域蝙蝠算法的海上风电场电缆布局规划方法,其特征在于,所述步骤S3中,所述根据初始蝙蝠种群中每个蝙蝠的位置xi解码的定义如下:S3-1、在 中, 代表着海上发电站的x坐标; 代表着海上发电站的y坐标,即蝙蝠位置 用于确定海上发电站的位置;
S3-2、关于 的解码,解码后,可得无方向权重图GT,i,即海上发电站与风力发电机之间的电缆布局;
S3-3、关于 的解码,解码后,可得到GT,i的每条边所对应的具体电缆种类。
7.根据权利要求6所述的基于混合变邻域蝙蝠算法的海上风电场电缆布局规划方法,其特征在于,所述步骤S3-2中,关于 的解码如下:S3-2-1、设海上发电站的标号为“1”,M-1个风力发电机的标号分别为:“2,…,M”;默认选中的第一个顶点为海上发电站,因此设已选点序列δ={1},未选点序列δ′={2,…,M},对应边序列 则δ的元素个数为δcard=1,δ′的元素个数为δ′card=M-1,δ″的元素个数为δ″card=0;令j=1;
S3-2-2、对 通过式(22)、式(23)转化得到边指针(ηij,η′ij):S3-2-3:对边指针(ηij,η′ij),选取当前δ的第ηij个元素作为边的一个点,选取当前δ′的第η′ij个元素作为边的另一个点,以此组成一条边 同时δcard=δcard+1,δ′card=δ′card-1,δ″card=δ″card+1,j=j+1;由此可得 指向GT,i的边为S3-2-4:若j
8.根据权利要求7所述的基于混合变邻域蝙蝠算法的海上风电场电缆布局规划方法,其特征在于,所述步骤S3-3中,关于 的解码如下:S3-3-1、 分别表示一个指向 的第 维的指针, 的每个维度均对应着GT,i的一条边;因此可确保GT,i的每条边均能对应着某一种电缆;
S3-3-2、 负责把 分割成P段;从左往右,第p段表示GT,i中使用电缆p连接的边的电缆分类集ψp,p=1,2,…,P。
9.根据权利要求5所述的基于混合变邻域蝙蝠算法的海上风电场电缆布局规划方法,其特征在于,步骤S3中,所述蝙蝠的适应度fitnessi,由下式计算得出:其中,
(1)ξ为惩罚函数;
(2)M为风力发电机和海上发电站的数量和;
(3)P为电缆种类的数量和;
(4) 表示在海上发电站的坐标为 的GT,i中,如果顶点m到顶点m′之间使用选型为p的电缆进行连接, 否则,
(5)Imax,p为电缆p的最大电流容载;
(6)Irated为风力发电机的额定电流;
(7) 表示在海上发电站的坐标为 的GT,i中,顶点m到顶点m′之间的选型为p的电缆所承载的风力发电机数;
(8) 表示在海上发电站的坐标为 的GT,i中,顶点m到顶点m′的距离;Cp为电缆p的单位成本。
10.根据权利要求8所述的基于混合变邻域蝙蝠算法的海上风电场电缆布局规划方法,其特征在于,步骤S6中,所述变邻域局部搜索策略包括:(1)选址优化策略
选址优化策略采用公式(25)更新蝙蝠位置其中,ε∈[-1,1], 是平均响度;
(2)前指针置换策略
对于蝙蝠位置 随机选择一个边指针(ηij,η′ij),在保持η′ij不变的情况下,遍历ηij的取值生成新的边指针;如果新的边指针对应的蝙蝠位置更优,则接受新的蝙蝠位置,其中ηij∈[1,j]且ηij∈N;边指针(ηij,η′ij)对应蝙蝠位置 的计算公式如下:(3)后指针置换策略
对于蝙蝠位置 随机选择一个边指针(ηij,η′ij),保留ηij不变,遍历η′ij的取值生成新的边指针,如果新的边指针对应的蝙蝠位置更优,则接受新的蝙蝠位置;其中η′ij∈[1,M-j]且ηij∈N;
(4)0-1交换策略
对于蝙蝠位置 解码后得到的电缆分类集,随机生成j、k是随机产生的不相等的两个整数,随机把ψj的一个元素抽出来放入ψk中,形成新的蝙蝠位置;如果新的蝙蝠位置更优,则接受新的蝙蝠位置,其中j,k∈[1,P],j,k∈N且j≠k;
(5)1-1交换策略
对于蝙蝠位置 解码后得到的电缆分类集,随机生成j、k是随机产生的不相等的两个整数,随机交换ψj和ψk中一个元素形成新的蝙蝠位置;如果新的蝙蝠位置更优,则接受新的蝙蝠位置,其中j,k∈[1,P],j,k∈N且j≠k。