[发明专利]一种基于改进引力搜索算法的电力系统经济调度策略

说明书

技术领域

本发明涉及电网公司经济调度领域，具体地说，是一种基于改进引力搜索算法的电力系统环境经济调度策略。

背景技术

当前社会的主要能源原料仍然以煤，石油，天然气等不可再生能源为主，一方面随着社会经济的快速发展，能源消耗急剧增加，全球能源危机愈加严重；另一方面，化石燃料在燃烧过程中会产生大量的污染物，不仅造成环境污染，还会引发温室效应。传统电力系统经济调度是以火电机组燃料成本最小为单一目标的，近年来国家提出经济发展方式必须是资源节约型的并且为此制定了限制火电厂污染物气体排放的各种法律法规。因此，调度重心由只考虑经济因素的单目标转向兼顾经济效益和环境保护等的多目标转移。

电力系统环境经济调度(environmental economic dispatch，EED)是一个非线性，具有非凸最优前沿的多目标优化问题。处理该问题的关键在于考虑经济成本和环境成本这两个相互冲突的目标，为调度人员提供更好的调度方案。早期的处理方法集中于把多目标转化为单目标，方法有权重系数法，隶属函数法和约束条件法等。但是，一方面，各权重系数的确定没有明确的指导原则，而试探需要耗费大量时间，并且对具有非凸前沿的目标无能为力；隶属函数具有构造合理性缺陷。随着启发式算法的出现和发展，其寻优能力不断增强，越来越多的学者应用启发式算法直接对多目标问题进行求解。目前主要包括改进型多目标粒子群算法、混沌序列和自适应调整策略对基本差分进化算法、两阶段方法等算法。

但是以上各种方法普遍具有以下问题：1)易于陷入局部最优，导致算法的寻优能力降低；2)得到的Pareto解集的最优前沿分布不太均匀；3)算法更新过程复杂，计算难度较大。为此，本发明引入一种新颖的引力搜索算法并对其进行改进来求解EED问题，该算法综合考虑局部和全局的最优搜索策略，并用IEEE30节点系统来进行仿真验证所提方法的可行性和有效性。

发明内容

本发明的目的是针对现有方法的不足，提出一种基于改进引力搜索算法的电力系统环境经济调度策略，以保证电力供应的基础上，尽量减少火电机组的能耗以及污染气体的排放。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于改进引力搜索算法的电力系统环境经济调度策略，所述方法建立了综合考虑系统运行成本和污染物排放成本的电力系统环境经济调度模型，并提出了一种改进多目标引力搜索算法(IGSA)对该模型进行求解，最大限度地降低火电机组的总能耗以及污染气体的排放。

一种基于改进引力搜索算法的电力系统环境经济调度策略，所述方法包括以下步骤：

步骤1：构建同时考虑以系统总的运行费用最小和污染物排放量最小为目标函数，并且满足系统功率平衡约束、发电机组出力上下限约束等约束条件的多目标模型，建立电力系统环境经济优化调度模型，将电力系统环境经济调度问题表述为基于非线性的多目标优化问题；

步骤2：建立了综合考虑系统运行成本和污染物排放成本的电力系统环境经济调度模型，并提出了一种改进多目标引力搜索算法(IGSA)对该模型进行求解。该算法将NSGA-II中的非劣解排序和拥挤距离的思想引入基本引力搜索算法用于处理个体偏序关系；

步骤3：针对基本引力搜索算法收敛速度慢的问题，在更新个体位置过程中受粒子群优化算法的启发对引力搜索算法的位置更新公式进行了改进；

步骤4：为了引导群体向Pareto最优解集区域靠近并保证算法解集均匀分布，采用精英保留策略；

步骤5：采用模糊集理论产生最佳折中解，为决策人员提供调度方案。算例分析验证了所提算法的可行性和有效性，为实现电力系统经济性与环保性的均衡优化提供了一条新的方法。

作为进一步描述，步骤1中提到的同时考虑系统总的运行费用最小和污染物排放量最小为目标的多目标函数，这两个目标函数分别如下式所示：