[发明专利]一种基于双层一致性算法的电力系统多目标优化调度方法

权利要求书

1.一种基于双层一致性算法的电力系统多目标优化调度方法，其特征在于，具体包括如下流程：

步骤1：建立电力系统多目标优化调度模型，包括目标函数、等式约束条件和不等式约束条件；

步骤1.1：建立电力系统多目标优化调度模型的目标函数：假设系统包含发电机总数为N编号i＝1,2,3...N，P_i为第i个发电机的输出功率，系统分别以发电成本最小和污染气体排放量最小为目标函数，具体描述如下：

其中，F_C和F_E分别为系统发电成本和系统污染气体排放量，f_ci(P_i)和f_ei(P_i)分别为第i个发电机的发电成本和污染气体排放量，具体描述如下：

其中，a_i、b_i和c_i为f_ci(P_i)的参数，α_i、β_i、γ_i、δ_i和θ_i为f_ei(P_i)的参数；

采用线性加权和法将多目标优化问题转化为单目标优化问题，则使得系统综合期望最小的目标函数具体描述如下：

其中，F_T为系统综合期望，为单独考虑系统发电成本的求解最小值，为单独考虑系统污染气体排放量的求解最小值，将各目标函数除以其最小值即对目标函数进行无量纲化处理，ω₁和ω₂分别为F_C和F_E的加权系数，体现决策者对目标函数的偏好程度，具体描述如下：

ω₁+ω₂＝1∩0≤ω₁,ω₂≤1 (5)

步骤1.2：确立电力系统多目标优化调度模型的等式约束条件：

其中，△P为系统功率偏差，P_D为系统负荷需求，P_L为系统传输损耗，其中P_L由下式计算得到：

其中，B_ij为损耗系数矩阵B中第i行j列对应的元素，B_0i为损耗系数矩阵B₀中的第i项，B₀₀为损耗系数；

步骤1.3：确立电力系统多目标优化调度模型的不等式约束条件：

其中：和分别为第i个发电机的出力上限和下限；

步骤2：寻找上述电力系统优化调度问题最优条件：采用Lagrange函数法分析步骤1中公式(1)和(6)、(2)和(6)、(4)和(6)，上述电力系统优化调度问题转换为如下优化调度问题：

其中，L_C为单独考虑系统发电成本的Lagrange函数，L_E为单独考虑系统污染气体排放量的Lagrange函数，L_T为考虑系统综合期望的Lagrange函数，λ_c、λ_e和λ_t分别为L_C、L_E和L_T的Lagrange乘子；

考虑线路传输损耗和机组出力约束，将公式(9)、(10)和(11)分别对P_i求偏导数可得使系统目标最优的Kuhn-Tucher条件如下：

其中，pf_i为第i个发电机的惩罚因子，由下式计算得到：

步骤3：设计双层一致性算法求解优化调度问题，并根据输出最优解采用公式(4)计算系统综合期望最小值。

2.根据权利要求1所述一种基于双层一致性算法的电力系统多目标优化调度方法，其特征在于，所述双层一致性算法包括如下流程：

步骤3.1：输入电力系统相关参数，包括发电机发电成本参数a_i、b_i和c_i，污染气体排放量参数α_i、β_i、γ_i、δ_i和θ_i，线路损耗系数B_ij、B_0i和B₀₀，发电机出力约束参数和系统负荷需求参数P_D；

步骤3.2：设置迭代次数k＝0,1,2...，当k＝0时，初始化设置各发电机的出力并使其满足如下公式：

其中，和分别为求解公式(9)、(10)和(11)三种优化问题下对应的发电机输出功率值；

步骤3.3：根据公式(17)和(18)分别计算系统传输损耗和各发电机的惩罚因子：

步骤3.4：根据公式(19)计算各发电机节点外层一致性变量和

其中，设置和为领导者节点，其余和为跟随者节点；

步骤3.5：根据如下协议更新各发电机节点外层一致性变量和

其中，ε₁和ε₂均为收敛因子且ε₁,ε₂∈(0,-1)，q_ij为梅特罗波利斯加权矩阵Q中第i行j列对应的元素，其中矩阵Q由发电机组通信拓扑图决定，具体描述如下：

其中，d_i和d_j分别为节点i和节点j的度，N_i为节点i的邻居节点集合；

步骤3.6：通过外层一致性变量计算各发电机的输出功率和

步骤3.7：根据公式(25)计算系统功率偏差△P_c[k+1]和△P_e[k+1]：

步骤3.8：判断功率偏差是否满足收敛条件：若不满足，将k＝k+1返回步骤3.3计算系统传输损耗和各发电机的惩罚因子；否则输出最优解和并采用公式(1)和(2)分别计算系统发电成本最小值和系统污染气体排放量最小值外层一致性算法结束；其中收敛条件可设置如下：

|△P_c[k+1]|≤μ₁∩|△P_e[k+1]|≤μ₂ (26)

其中，μ₁和μ₂为正实数；

步骤3.9：根据公式(27)和(28)分别计算系统传输损耗和各发电机的惩罚因子：

步骤3.10：根据公式(29)计算各发电机节点内层一致性变量

其中，设置为领导者节点，其余为跟随者节点；

步骤3.11：根据如下协议更新各发电机节点内层一致性变量

其中，ε₃为收敛因子且ε₃∈(0,-1)，元素q_ij同上所述；

步骤3.12：通过内层一致性变量计算各发电机的输出功率

步骤3.13：根据公式(32)计算系统功率偏差△P_t[k+1]：

步骤3.14：判断功率偏差是否满足收敛条件：若不满足，将k＝k+1返回步骤3.9计算系统传输损耗和各发电机的惩罚因子；否则输出最优解并采用公式(4)计算系统综合期望最小值内层一致性算法结束；其中收敛条件可设置如下：

|△P_t[k+1]|≤μ₃ (33)

其中，μ₃为正实数。