CN111555264A - 基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法 - Google Patents

Abstract

一种基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法，获取电网系统的发电参数，包括系统中各发电机的发电代价函数和发电机负载上下限。各分布式发电机各自生成初始解；循环以下过程：利用当前解，各分布式发电机并行执行分布式连续凸逼近算法，各分布式发电机与相邻的分布式发电机交换电压信息，执行平衡发电和需求算法(BGD)，使得当前解满足供需等式约束；通过平均一致性算法得到当前解的质量评估，最后得到最优解。本发明不仅有效满足分布式电力系统经济调度的要求，同时也大大提高了解的质量。

Description

基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法

技术领域

本发明属于电网优化领域，具体提供一种基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法，它不仅能利用分布式系统相对更高的经济性、安全性、灵活性、扩展性等优点，还具有出色的非凸优化能力，能够解决较复杂的非凸电网经济调度问题，极大的提高了电力系统的服务能力。

背景技术

电力系统的实时控制是一类重要的优化问题。其本质在于满足供需功率平衡、线路潮流和发电机功率上下限等约束条件的前提下，以最快的速度最大程度提高电网系统的经济性。在大型的、复杂的电力调度问题中，分布式经济调度系统凭借其更经济、更安全、更灵活、更扩展的优点，逐渐取代传统集中式经济调度系统方法，成为业界的研究与实践热点。

在电网优化领域，针对非凸的发电代价函数的电网经济调度问题一直是业界的难题，而结合分布式的非凸电力系统经济调度方法更是困难。传统的启发式算法，例如遗传算法、蚁群算法，解的质量相对较低，难以满足电力系统的精度要求。

发明内容

为了克服现有技术难以满足分布式电力系统非凸经济调度要求的不足，本发明基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法，以分布式框架为基础，利用分布式连续凸逼近算法和平衡发电和需求(BGD)算法，不仅有效满足分布式电力系统经济调度的要求，同时也大大提高了解的质量。

本发明为解决上述技术问题提供了如下技术方案：

一种基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)，获取电网系统的发电参数，包括系统中各发电机的发电代价函数和发电机负载上下限；

步骤2)，各分布式发电机各自生成初始解；

步骤3)，利用当前解，各分布式发电机并行执行分布式连续凸逼近算法；

步骤4)，各分布式发电机与相邻的分布式发电机交换电压信息，执行平衡发电和需求算法BGD，使得当前解满足供需等式约束；

步骤5)，循环执行3)和4)，通过平均一致性算法得到循环过程中的最优解。

进一步，所述步骤3)中，分布式连续凸逼近算法的过程如下：

3.1)生成替代函数

其中τ为用户选择的正数；

3.2)以P_i ^min≤P_i ⁿ≤P_i ^max为约束条件，以最小化

为目标函数，解凸优化问题，得到P_i ⁿ；

3.2)更新P_i：

P_i＝P_i ⁿ+γ(P_i-P_i ⁿ) (2)

其中γ为用户在区间[0,1]内选择的参数。

进一步，所述步骤4)中，平衡发电和需求算法BGD的过程如下：

4.1)对于第i个分布式发电机，将本地负载记为L_i，本地发电输出记为O_i，定义Δ_i为本地功率供需误差的估计值，每个代理都能通过以下公式检测供需误差的平均值：

其中

是步长常量，Δ_i[0]＝L_i-O_i；

4.2)随着n→∞，Δ_i[n]会无限接近于真正的平均值：

4.3)每个代理通过反复计算提出一个可能的功率输出P_i：

P_i＝O_i+sign(δ)max{|δ|,s} (5)

以及

直到发电量和需求量平衡，也就是δ＝0，s表示最小步长。

进一步，所述步骤5)中，平均一致性算法的过程如下：

5.1)计算本地发电代价F_i(P_i)；

5.2)由平均一致性算法得到全网平均发电代价F_AVE：

其中a_ij(t)是在t时刻各发电机组成的发电网络的邻接矩阵中的系数，随着t→∞，C_i(t)会无限接近于真正的全网平均发电代价，C_i(t)即在t时刻i号发电机的发电代价F_i(P_i)，本地发电机只需保存最小F_AVE对应的解作为最优解即可。

本发明的技术构思为：获取电网系统的发电参数，其中包括系统中各发电机的发电代价函数和发电机负载上下限。各分布式发电机各自生成初始解；循环{利用当前解，各分布式发电机并行执行分布式连续凸逼近算法；各分布式发电机与相邻的分布式发电机交换电压信息，执行平衡发电和需求算法(BGD)，使得当前解满足供需等式约束；通过平均一致性算法得到当前解的质量评估}最后得到最优解。

本发明的有益效果为：以分布式框架为基础，利用分布式连续凸逼近算法和平衡发电和需求(BGD)算法，不仅有效满足分布式电力系统经济调度的要求，同时也大大提高了解的质量。

附图说明

图1是本发明中分布式连续凸逼近算法与分布式遗传算法解的质量对比图。

图2是本发明中分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，下面结合附图和实际实验对本发明的技术方案作进一步描述。

参照图1和图2，一种基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法，获取电网系统的发电参数，包括系统中各发电机的发电代价函数和发电机负载上下限，各分布式发电机各自生成初始解；循环如下过程：利用当前解，各分布式发电机并行执行分布式连续凸逼近算法；各分布式发电机与相邻的分布式发电机交换电压信息，执行平衡发电和需求算法(BGD)，使得当前解满足供需等式约束；通过平均一致性算法得到当前解的质量评估，最后得到最优解。

本实施例的基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1)，获取电网系统的发电参数，包括系统中各发电机的发电代价函数和发电机负载上下限；

步骤2)，各分布式发电机各自生成初始解；

步骤3)，利用当前解，各分布式发电机并行执行分布式连续凸逼近算法；

所述步骤3)中，分布式连续凸逼近算法的过程如下：

3.1)生成替代函数

其中τ为用户选择的正数；

3.2)以P_i ^min≤P_i ⁿ≤P_i ^max为约束条件，以最小化

为目标函数，解凸优化问题，得到P_i ⁿ；

3.2)更新P_i：

P_i＝P_i ⁿ+γ(P_i-P_i ⁿ) (2)

其中γ为用户在区间[0,1]内选择的参数；

步骤4)，各分布式发电机与相邻的分布式发电机交换电压信息，执行平衡发电和需求算法BGD，使得当前解满足供需等式约束；

所述步骤4)中，平衡发电和需求算法BGD的过程如下：

4.1)对于第i个分布式发电机，将本地负载记为L_i，本地发电输出记为O_i，定义Δ_i为本地功率供需误差的估计值，每个代理都能通过以下公式检测供需误差的平均值：

其中

是步长常量，Δ_i[0]＝L_i-O_i；

4.2)随着n→∞，Δ_i[n]会无限接近于真正的平均值：

4.3)每个代理通过反复计算提出一个可能的功率输出P_i：

P_i＝O_i+sign(δ)max{|δ|,s} (5)

以及

直到发电量和需求量平衡，也就是δ＝0，s表示最小步长；

步骤5)，循环执行3)和4)，通过平均一致性算法得到循环过程中的最优解；

所述步骤5)中，平均一致性算法的过程如下：

5.1)计算本地发电代价F_i(P_i)；

5.2)由平均一致性算法得到全网平均发电代价F_AVE：

其中a_ij(t)是在t时刻各发电机组成的发电网络的邻接矩阵中的系数，随着t→∞，C_i(t)会无限接近于真正的全网平均发电代价，C_i(t)即在t时刻i号发电机的发电代价F_i(P_i)，本地发电机只需保存最小F_AVE对应的解作为最优解即可。

从实验结果(图1)可以看出，本发明利用一种基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法，在分布式框架下能高质量解决非凸的经济调度任务，其结果可以满足实际分布电力系统经济调度的高精度要求。

以上结合附图详细说明和陈述了本发明的实施方式，但并不局限于上述方式。在本领域的技术人员所具备的知识范围内，只要以本发明的构思为基础，还可以做出多种变化和改进。

Claims (4)

1.一种基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)获取电网系统的发电参数，包括系统中各发电机的发电代价函数和发电机负载上下限；

2)各分布式发电机各自生成初始解；

3)利用当前解，各分布式发电机并行执行分布式连续凸逼近算法；

4)各分布式发电机与相邻的分布式发电机交换电压信息，执行平衡发电和需求算法BGD，使得当前解满足供需等式约束；

5)循环执行3)和4)，通过平均一致性算法得到循环过程中的最优解。

2.根据权利要求1所述的基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法,其特征在于，所述步骤3)中，分布式连续凸逼近算法的过程如下：

3.1)生成替代函数

其中τ为用户选择的正数；

3.2)以P_i ^min≤P_i ⁿ≤P_i ^max为约束条件，以最小化

为目标函数，解凸优化问题，得到P_i ⁿ；

3.2)更新P_i：

P_i＝P_i ⁿ+γ(P_i-P_i ⁿ) (2)

其中γ为用户在区间[0,1]内选择的参数。

3.根据权利要求1或2所述的基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法,其特征在于，所述步骤4)中，平衡发电和需求算法BGD的过程如下：

4.1)对于第i个分布式发电机，将本地负载记为L_i，本地发电输出记为O_i，定义Δ_i为本地功率供需误差的估计值，每个代理都能通过以下公式检测供需误差的平均值：

其中

是步长常量，Δ_i[0]＝L_i-O_i；

4.2)随着n→∞，Δ_i[n]会无限接近于真正的平均值：

4.3)每个代理通过反复计算提出一个可能的功率输出P_i：

P_i＝O_i+sign(δ)max{|δ|,s} (5)

以及

直到发电量和需求量平衡，也就是δ＝0，s表示最小步长。

4.根据权利要求1或2所述的基于分布式连续凸逼近非凸优化的电力系统经济调度方法,其特征在于，所述步骤5)中，平均一致性算法的过程如下：

5.1)计算本地发电代价F_i(P_i)；

5.2)由平均一致性算法得到全网平均发电代价F_AVE：

其中a_ij(t)是在t时刻各发电机组成的发电网络的邻接矩阵中的系数，随着t→∞，C_i(t)会无限接近于真正的全网平均发电代价，C_i(t)即在t时刻i号发电机的发电代价F_i(P_i)，本地发电机只需保存最小F_AVE对应的解作为最优解即可。

Images