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专利号: 201910686698X
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法,其特征在于,包括步骤:S100,建立含新能源的输电网规划模型;

S200,将所述输电网规划模型根据EPSO粒子群优化算法的粒子个体建立相应的输电网网架结构;

S300,对所述输电网网架结构进行修补,保证输电网网架结构连通;

S400,采用概率直流潮流法得到粒子个体对应的输电网网架各支路潮流,判断修正不满足输电网规划模型约束条件的粒子个体;

S500,求解适应度函数值,采用自适应策略选择最优PSO策略进行多次迭代得到全局最优的粒子个体;

在所述步骤S500中,采用线性加权求和的方法,给建立的两目标输电网规划模型的目标函数分别乘以权重系数求和来进行适应度函数值的求解,采用PSO自适应策略通过根据世代数目作为学习期选择相应的PSO策略,再进行多次迭代得到全局最优的粒子个体,包括步骤:

S501,初始化:初始化算法参数以及输电网网架结构参数;初始化初代粒子个体,包括粒子个体的位置和速度、粒子的全局最优位置和个体最优位置;修补初代粒子个体,初始化适应度函数值;

S502,判断世代数目是否为1;若是,初始化每个PSO策略的被选择概率,并为第一代随机选择PSO策略;若否,采用自适应选择策略选择最优PSO策略;

S503,通过从步骤S502得到的PSO策略来进行粒子个体位置和速度的更新,得到次代粒子个体;

S504,采用去除孤立节点和去除孤岛两个环节对次代粒子个体进行修补;

S505,由概率直流潮流法得到粒子个体对应的输电网网架各支路潮流,判断修正不满足输电网规划模型约束条件的粒子个体;

S506,采用线性加权求和的方法,给建立的两目标输电网规划模型的目标函数分别乘以权重系数求和来得到粒子个体的适应度函数值;

S507,通过从步骤S506得到的适应度函数值来更新粒子的全局最优位置和个体最优位置;

S508,判断是否达到最大代数;若是,则结束计算;若否,转到步骤S502;

S600,将全局最优的粒子个体转化,构成输电网规划最优配置方案。

2.根据权利要求1所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法,其特征在于,在所述步骤S100中,综合考虑规划输电网网架的阻塞严重程度和经济性,以年阻塞盈余和新建线路投资费用作为目标函数,支路潮流和线路扩建分别满足潮流约束和扩建上限约束条件,建立考虑输电阻塞的两目标输电网规划模型。

3.根据权利要求2所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法,其特征在于,对所述年阻塞盈余,模拟双拍卖联营体市场模式下系统的优化运行状态,以某一时刻社会福利最大化为目标函数,计及系统功率平衡约束、发电机出力容量约束、负荷容量约束和线路输送容量约束,建立基于OPF的子优化模型,再根据实时电价理论和节点边际电价定义对所述子优化模型进行求解,得到电价的阻塞分量,进而通过计算得到年阻塞盈余f2;

式中,Ng为发电机节点集合,Nd为负荷节点集合,Nl为系统支路集合,gi、dj、Pm分别为发电有功出力、负荷有功功率和线路有功潮流向量,um、ym分别为线路输送容量约束的上、下限对偶变量,Thr为负荷持续时间。

4.根据权利要求3所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法,其特征在于,在所述步骤S300中对所述输电网网架结构进行修补,包括步骤:去除孤立节点环节和去除孤岛环节,以保证输电网网架结构的连通。

5.根据权利要求4所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法,其特征在于,所述去除孤立节点环节包括步骤:S301,进行初始化设置:对输电网网架结构的节点、支路以及走廊进行编号;得到输电网的邻接矩阵、扩建矩阵以及网架参数矩阵;

S302,设定i=1,根据邻接矩阵linjie1n×n判断节点i是否为孤立节点;若是,转到步骤S303;若否,进行步骤S305;

S303,由所述新建线路投资费用的目标函数计算扩建线路投资费用,选择线路投资费用最少的一条两端节点编号含孤立节点编号的线路;

S304,对步骤S303中得到的扩建线路进行存储,更新邻接矩阵;

S305,判断上述孤立节点编号是否小于节点总数;若是,转到步骤S302依次判断下一个节点是否为孤立节点;若否,则孤立节点去除完毕。

6.根据权利要求5所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法,其特征在于,所述去除孤岛环节包括步骤:

S311,进行初始设置:设定i=1,输电网网架结构中节点1为中心节点,节点集合P当前只包含节点1;

S312,在输电网网架结构中依次检索所有与集合P中节点i相连的节点j,将节点j存储在集合P中,直到所有节点检测完毕;

S313,检测集合P是否包含输电网网架结构中的每一个节点;若是,孤岛去除完毕;若否,转到步骤S314;

S314,在输电网网架结构中去除存在的孤岛;

所述步骤S314中在输电网网架结构中去除存在的孤岛,包括步骤:S3141,设置起始节点a=1,集合S3142,依次将不属于集合P中的节点a存储到集合T中;

S3143,i∈P,a∈T;由所述新建线路投资费用的目标函数计算扩建线路投资费用,选择线路投资费用最少的两端节点编号为节点i和节点a的一条线路;

S3144,通过从步骤S3143中得到的线路更新邻接矩阵linjie1n×n,转到步骤S311。

7.根据权利要求6所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法,其特征在于,在所述步骤S400中,采用概率直流潮流法得到粒子个体对应的输电网网架各支路潮流,判断修正不满足输电网规划模型约束条件的粒子个体,包括步骤:S401,初始化:初始化初代粒子个体;修补初代粒子个体;

S402,计算出系统中每个节点注入功率取期望值时的直流潮流分布,得到节点电压相角θ0和支路潮流功率Pl,计算公式为:P=B0θ0,Plij=(θi‑θj)/xij;

式中,P为节点注入有功功率的期望值,B0为系统节点电纳矩阵,θi为节点i的相角,θj为节点j的相角,xij为线路两端节点i与节点j的线路阻抗;

S403,根据输电网中发电机的出力和节点有功负荷随机变量的分布,计算节点有功注入随机变量的各阶矩mr,计算公式为:r

mr=∑ipi(xi‑E(x)) ;

式中,mr为随机变量的r阶矩,E(x)为离散型随机变量x的期望值,pi是离散型随机变量x取xi的概率;

S404,由于随机变量矩与半不变量,通过mr得到相应的各阶半不变量kr,计算公式为:k1=m1;C

式中,kr为随机变量的r阶半不变量, 为多项式系数;

S405,计算出每条支路有功潮流的各阶半不变量,计算公式为:S406,支路潮流的一阶半不变量和二阶半不变量的平方根分别对应其数学期望和标准差,其余阶半不变量则由上述步骤S404得到,进而得出粒子个体对应的输电网网架各支路潮流;

S407,依次判断步骤S406得到的各支路潮流是否满足所述约束条件;若是,保留该粒子个体;若否,转到步骤S401。

8.根据权利要求1所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法,其特征在于,所述步骤S502中的自适应选择策略,将固定数量的世代数目定义为学习期LP,并且由EPSO跟踪在学习期间每个PSO策略的成功或失败的情况,根据记录下来的成功和失败的记忆,在学习期生成之后,计算每个PSO策略的成功率,同时,在每个子代中更新每个PSO策略的选择概率,然后,选择与当前代中每个粒子的成功率成正比的PSO策略,包括步骤:S5021,令Pk作为每个PSO策略的被选择概率,并把每个Pk初始化为1/K以使得它们具有相等的被选择概率,其中,k=1,2,…,K;K是在联营体中PSO策略的总数目;

S5022,使用随机的通用选择方法来为粒子选择候选的策略;

S5023,对于第G代,如果所选择的PSO策略可以产生改进的解决方案,则成功的记忆记录nSk,g用来促进该被选策略;否则,PSO策略会被记录为故障记忆nfk,g而被降级;

S5024,成功和失败的记忆被更新为一个称为学习期LP的固定数目的子代;如果存储器在LP生成后溢出,则存储在存储器中的最早记录将被删除,以便将当前获得的数字存储在存储器中;

S5025,在LP代之后的下一代,从联营体中选择PSO策略的概率更新,更新公式为:式中:k=1,2,…,K;G>LP;Sk,G为第k个PSO策略产生的解决方案的成功率;ε用于避免可能出现的空成功率,取值ε=0.01。

9.根据权利要求1所述的一种新能源接入下的输电网最优规划的获取方法,其特征在于,在所述步骤S506中的适应度函数值求解分别包括年阻塞盈余和新建线路投资费用的求解,年阻塞盈余涉及到OPF子优化模型的求解,采用原对偶内点法进行求解,包括步骤:S5061,按照规定设置输入合适的初始参数;

S5062,按照规定设置收敛条件阈值;

S5063,按照规定设置算法中的常数变量;

S5064,初始化迭代次数为0,收敛标志为0,最大迭代数为0,并计算初始收敛条件;

S5065,判断是否收敛;若是,则结束计算;若否,转到步骤S5066;

S5066,求解牛顿系统并计算各雅可比矩阵和海森矩阵;

S5067,更新迭代步长、原变量和对偶变量,以及收敛条件;

S5068,判断是否达到最大迭代次数;若是,则结束计算;若否,转到步骤S5065。