[发明专利]一种基于改进量子粒子群算法的微能源网优化调度方法

权利要求书

1.一种基于改进量子粒子群算法的微能源网优化调度方法，其特征在于，具体按照下述步骤进行：

步骤1，建立微能源网每日最低成本的目标函数，计算微能源网中设备的出力约束；

建立量子粒子群算法模型，并设定量子粒子群算法模型的种群规模，最大迭代次数和领域搜索半径上下限；

所述步骤1中按照下述步骤建立微能源网每日最低成本的目标函数：

步骤1.1，计算微能源网一天的运行成本F₁(t)和污染物治理成本F₂(t)；

所述步骤1.1中微能源网一天的运行成本F₁(t)具体按照下述步骤进行计算：

步骤1.1.1，计算微能源网一天的购电成本C_e(t):

其中，C_grid表示购电价格，P_grid表示购电功率；

计算微能源网一天的购气成本C_gas(t)：

其中，C_NG表示天然气价格，V_MT(t)为天然气用量，P_mt,e(t)为t时刻燃气轮机输出的电功率，η_mt,e(t)为燃气轮机的发电效率，R_LHVT(t)为天然气低位热值常量；

计算微能源网一天的折旧成本C_OM(t)：

其中，K_OMi,t是微能源网i在t时刻运行维护成本系数，P_i(t)为表示微电源i在t时刻的输出功率；

计算微能源网一天的运行维护成本C_DP(t)：

其中，C_az,i为微电源i的单位容量安装成本，r为年利率；n_i为微电源i的投资偿还期；K_i表示微电源i的容量因素；

步骤1.1.2，根据所述购电成本C_e(t)、购气成本C_gas(t)、折旧成本C_OM(t)、运行维护成本C_DP(t)计算微能源网的运行成本：

F₁(t)＝C_e(t)+C_gas(t)+C_OM(t)+C_DP(t) (6)；

所述步骤1.1中具体按照下述方法计算微能源网一天的染物治理成本F₂(t)：

其中，λ_i为治理污染物i所需费用；i表示系统所排放的污染物的类型编号；α_grid,i，α_mt,i分别为电网、微燃机所对应的各种污染物排放系数；

步骤1.2，根据所述运行成本F₁(t)和污染物治理成本F₂(t)建立微能源网每日最低成本的目标函数：

minF(t)＝F₁(t)+F₂(t) (1)；

步骤2，根据所述微能源网每日最低成本的目标函数、能源网中设备的出力约束和量子粒子群算法模型计算得到每个设备的最优出力和微能源网每日最低成本；

所述步骤2具体按照下述步骤进行：

步骤2.1，对每个设备的出力进行编码，随机生成初始种群，并对初始种群进行混沌搜索，得到一组设备出力，将所述一组设备出力作为目标设备出力组，并根据所述目标设备出力组和微能源网每日最低成本的目标函数计算相应的目标微能源网每日成本；

步骤2.2，在所述目标设备出力的邻域进行搜索，得到新的一组设备出力，并计算新的一组设备出力对应的微能源网每日成本；

步骤2.3，将微能源网每日成本与目标微能源网每日成本进行比较，取较小值更新目标微能源网每日成本，将较小值对应的一组设备出力作为目标设备出力组；

步骤2.4，重复步骤2.2至设定的最大迭代次数，输出目标设备出力组和目标微能源网每日成本得到每个设备的最优出力和微能源网的每日最低成本。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进量子粒子群算法的微能源网优化调度方法，其特征在于，所述步骤1中具体按照下述方法计算微能源网中设备出力约束：

计算微能源网中每个设备的出力约束：

A，计算微型燃气轮机的出力约束：

δ_mtγ_minmtP_mtN,e≤P_mt,e≤δ_mtP_mtN,e (8)

其中，δ_mt为微燃机的启停机状态，0为停机，1为运行；γ_minmt为微燃机的最小负荷率，P_mtN,e为微燃机的额定出力；

B，计算电锅炉的出力约束：

δ_ebγ_minebQ_ebN，e≤Q_eb，h≤δ_ebQ_ebN，e (9)

其中，δ_eb为电锅炉的启停机状态，0为停机，1为运行；γ_mineb为电锅炉的最小负荷率；Q_ebN,e为电锅炉的额定出力；

C，计算吸收式制冷机的出力约束：

δ_acγ_minacQ_acN,c≤Q_ac,c≤δ_acQ_acN,c (10)

其中，δ_ac为吸收式制冷机的启停机状态，0为停机，1为运行；γ_minac为吸收式制冷机的最小负荷率；Q_acN,c为吸收式制冷机的额定出力；

D，计算电制冷机的出力约束：

δ_ecγ_minecQ_ecN,c≤Q_ec,c≤δ_ecQ_ecN,c (11)

其中，δ_ec为电制冷机的启停机状态，0为停机，1为运行；γ_minec为电制冷机的最小负荷率；Q_ecN,c为电制冷机的额定出力；

E，计算热交换器的出力约束：

0≤Q_he,h(t)≤Q_heN,h (12)

其中，Q_he,h(t)为交换器在t时刻的热交换器的处理，Q_heN,h为交换器的额定功率；

F，计算风机的出力约束：

0≤P_wt(t)≤P_wt,max(t) (13)

其中，P_wt(t)为t时刻风机的出力，P_wt,max(t)为风机的最大出力；

G，计算蓄电池的出力约束：

蓄电池荷电状态出力约束：

soc_min≤soc≤soc_max (14)

蓄电池充电出力约束：

0≤P_es,c≤P_es,cmax (15)

蓄电池放电出力约束：

0≤P_es,d≤P_es,dmax (16)

整个调度周期前后储能设备内储能量应维持不变，即：

E_es^H＝E_es⁰ (17)

其中，soc_max为蓄电池的最大电荷量，soc_min为蓄电池的最小电荷量，soc指储能存储能量占其总容量的比值，P_es,cmax表示蓄电池的最大充电功率，P_es,c为t时刻蓄电池的充电功率，P_es,d为t时刻蓄电池的放电功率，P_es,dmax蓄电池的最大放电功率，E_es^H表示调度周期末蓄电池的储能量，E_es⁰表示调度周期初始时刻的蓄电池的储能量；

H，计算微能源网所有设备的能量平衡约束：

电气母线平衡约束：

P_grid(t)+P_wt(t)+P_mt,e(t)+P_es,d(t)＝P_ec(t)+P_eb(t)+P_es,c(t)+L_e(t) (18)

其中，P_grid(t)表示t时刻购电的电价，P_wt(t)为t时刻风机的出力，P_mt,e(t)为t时刻微燃机输出的电功率，P_es,c为t时刻蓄电池的充电功率，P_es,d为t时刻蓄电池的放电功率，P_eb(t)为t时刻电锅炉的出力，L_e(t)为t时刻的电负荷；

热水母线平衡约束：

Q_eb,h(t)+Q_he,h(t)＝L_h(t) (19)

其中，Q_eb,h(t)为t时刻电锅炉产生的热量，Q_he,h(t)为t时刻热交换器产生的热量，L_h(t)为t时刻的热负荷；

空气母线平衡约束：

Q_ac,c(t)+Q_ec,c(t)＝L_c(t) (20)

其中，Q_ac,c(t)为t时刻吸收式制冷机产生的制冷量，Q_ec,c(t)为t时刻电制冷机产生的制冷量，L_c(t)为t时刻冷负荷；

烟气母线平衡约束：

Q_ac,in(t)+Q_he,in(t)＝Q_mt,h(t) (21)

其中，Q_ac,in(t)为t时刻吸收式制冷机的输入能量，Q_he,in(t)为t时刻热交换器的制输入热量，Q_mt,h(t)为t时刻微型燃气轮机产生的热量。