基于CPSO算法的区域综合能源系统优化分析 (1).pdf

268 集成电路应用 第 40 卷 第 6 期（总第 357 期）2023 年 6 月Applications创新应用1 区域综合能源系统结构模型图1为简化的区域综合能源系统，系统具有光伏发电设备，用于连接到更高级别的电网同时进行能源交易；简化的区域综合能源系统配备了制氢电气设备，利用制氢电气设备将电能转化为氢气。2 区域综合能源系统运行优化模型目标函数。根据上述区域综合能源系统结构模型，电力系统集成运行的目的是，智能组织每个单元的输出来最小化系统的运营成本，前提是它符合系统的运行约束，同时，电力调度网络发令多任务的执行和发布均需要调度值班长最终审核才能通过，调度员对调度指令没有决策作用。使系统运行成本最低2。目标函数如式（1）。（1）利用历史数据变异规则，对离群值进行垂直处理，并对其进行校正。假定预测系统能耗时，在计0 引言当前，能源技术不断发展，在提高室内空气品质、提高室内居住舒适性等诸多功能的同时，也产生了大量能耗问题，制约我国生态环境稳定发展。新能源在不同时间上的互补性加强，综合能源系统（Integrated Energy System，IES）中每个单元以降低系统运行成本、提高能源利用率、减小环境污染为目的，但现有的系统因技术问题，不能精准的运行。文献1以包含风机（Wind Turbine，WT）、光伏电池、热电联产系统等装置的并网型微电网为例，求得运行周期内系统最优总运行成本。为解决上述问题，本文提出基于CPSO算法的区域综合能源系统运行优化方法。综合考虑燃煤成本、环境污染、储能损耗、风力减排和电动汽车运营成本等因素，构建全社会视角的系统最优运营成本综合模型。通过对比某综合能源系统在不同运行模式下的运行成本，分析各设备单元在经济调度和消纳弃风中的作用，并对比求解算法与其他算法的结果，进一步说明所提方法的效率和可行性，能够合理配置区域能源，扩大有效能源的覆盖范围。作者简介：李国庆，国网杭州供电公司拱墅供电分公司；研究方向：区域综合能源系统。收稿日期：2023-02-16；修回日期：2023-05-22。摘要：阐述区域综合能源系统结构模型，综合考虑相关能源成本，利用CPSO算法求解高维优化问题。实验结果表明，综合能源系统的优化，可以有效降低系统运行成本。关键词：CPSO算法，区域综合能源，系统运行，优化方法。中图分类号：TK018 文章编号：1674-2583(2023)06-0268-02DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2023.06.123文献引用格式：李国庆.基于CPSO算法的区域综合能源系统优化分析J.集成电路应用,2023,40(06):268-269.基于CPSO算法的区域综合能源系统优化分析李国庆（国网杭州供电公司拱墅供电分公司，浙江 310015）Abstract This paper describes the structural model of regional integrated energy system,comprehensively considers the related energy costs,and uses CPSO algorithm to solve high-dimensional optimization problems.The experimental results show that the optimization of the integrated energy system can effectively reduce the operating cost of the system.Index Terms CPSO algorithm,regional comprehensive energy,system operation,optimization method.Analysis of Regional Integrated Energy System Optimization Based on CPSO AlgorithmLI Guoqing(Gongshu Power Supply Branch of State Grid Hangzhou Power Supply Company,Zhejiang 310015,China.)图1 区域综合能源系统结构Applications 创新应用集成电路应用 第 40 卷 第 6 期（总第 357 期）2023 年 6 月 269算偏差值大于容许能量偏差值情况下，以能量消耗数据为“非正常值”，而在偏差值低于容许能量偏差值情况下，针对非正常能量消耗，调整能量偏差值，以校正偏差值。引入区域综合能源特征参数权重进行相关性计算如式（2）。（2）根据各参数计算所得距离数据的大小进行排序，数值越大表示相关性越高，可以反映各项参数的变化趋势。约束条件。（1）电功率平衡约束。在区域综合能源系统中，风力涡轮机、储能、电动汽车和电锅炉都参与了负载平衡的调节。具体电功率平衡如式（3）。（3）如果输出值与预设结果存在较大差异，那么需将其反向传递，以逐渐减小误差信号直到达到所需精度，使输出平均偏差最小化。（2）其他约束。其他约束包括对热电联产系统的电源/热功率间隔的约束，对增加机组功率的受控约束，对机组启动和停止次数的约束，对储能设备容量的约束，对电动汽车电池容量的约束，对电动汽车电池能量传输的约束，对电锅炉输出的约束，对功率流动的限制输电、热网等其他约束3。3 求解算法为了缩短迭代收敛路径，采用贪婪突变策略对一些适应度差的人体坐标进行混沌变化，如方程（4）所示。在本文中，种群规模为50人，突变个体的比例被选为种群规模的80%。（4）第k+1次迭代的Logistic混沌方程取值，其表达式为式（5）。（5）4 实验为了验证本文提出的基于CPSO算法的区域综合能源系统运行优化方法的实际应用效果，实验选用的区域电网电路如图2所示。检测到的电网运行频谱如图3所示。根据图3可知，在电网运行-140-80s，出现电网波动。通过信息差异对波动进行分析，探究电压波形运行状态如图4所示。放大上图得到的电压波形运行状态，确定局部状态，得到的实验结果如图5所示。根据图5可知，在系统正常运行时，电压波动范围为4.114.21V，在出现波动时，在4.224.33V范围内。建立数据集，通过随机时间序列对数据进行验证，选用三种诊断方法进行研究，得到波形实验结果。本文提出基于CPSO算法的区域综合能源系统运行优化方法准确率在99.98%以上，而传统的基于多源数据融合方法的运行准确率低于76.49%，基于功率失衡度的运行准确率低于78.93%，无法满足区域电网运行提出的要求。本文提出方法的需求响应时间低于0.25s，而传统的基于多源数据融合方法需求响应时间在3.49s以上，基于功率失衡度方法需求响应时间在1.22s以上，需求响应能力较差，难以在短时间内针对区域电网的运行进行分析。5 结语本文将综合能源系统运营商、风机投资商和电动汽车车主视为一体，仅从全社会的角度考虑弃风经济成本和电动汽车运行等成本。弃风不仅浪费风力资源，更有损经济成本，应对弃风情况给予足够重视；CPSO算法能够求解高维优化问题，在收敛性和收敛速度上都优于传统算法。实际上，不同利益主体之间存在博弈关系，如何激励风机运营商、电动汽车车主参与调度，协调各主体的利益将作为下一步的研究方向。参考文献1 李正茂,张峰,梁军,贠志皓,张俊.含电热联合系统的微电网运行优化J.中国电机工程学报,2015,35(14):3569-3576.2 吴涵,刘洋,杨祺铭,许立雄,钟磊.计及需求响应的分布鲁棒博弈区域综合能源系统运行优化策略J.电力建设,2022,43(04):108-118.3 张静,张鹏,林晶怡,刘畅,戴康.考虑用户综合需求响应的区域综合能源系统多目标优化调度J.科学技术与工程,2021,21(06):2314-2320.图2 区域电网电路图3 电网运行频谱实验结果图4 电压波形运行状态图5 局部放大波形