[发明专利]一种基于粒子群算法的计及产能节点使用寿命的产能分配方法

说明书

本发明公开了一种基于粒子群算法的计及产能节点使用寿命的产能分配方法，本发明根据能源互联网中产能节点的使用寿命，提出寿命损耗率模型决定产能节点在不同阶段的最大产能功率，并结合能量传输损耗、环境效益等多因素进行产能分配的方法，从而最大化产能效率及产能收益。本发明采用启发式的粒子群算法，模拟群体智能，将决策变量看作一个个粒子，拥有位置和速度两个属性，并根据自身找到的最优解和参考共享于整个群体的最优解调整自身的位置，使整个种群大致向同一个位置进行聚集，这个位置便是最优解，即最佳分配方案。本发明对于能源互联网中多能源形式共存的产能分配问题具有重要的科学意义和应用价值。

技术领域

本发明属于能源互联网领域，尤其涉及一种基于粒子群算法的计及产能节点使用寿命的产能分配方法。

背景技术

近年来，能源问题已成为世界各国所需讨论解决的首要难题，世界各个国家及组织积极开展探究新型替代能源的技术。其中，可再生能源以其可再生、无污染的特点受到了高度重视。随着新能源技术的发展，并伴随着能源技术创新和互联网技术的深度融合的巨大潜力，诞生了“能源互联网”的宏观结构，该体系具有“多能互补，源网荷储”的统一多能互补协调的核心理念，不仅可以实现能源的“就地采集，原地存储，现场利用”功能，还可以作为具有数个完整功能的局域小型供电系统与电网互联。

由于多种新型能源的加入，能源形式不再局限于电能，而是电能、天然气能、石油能等多种能源形式的结合，天然气能由于其高效、清洁等特点，具有良好的发展前景，同时在发电形式中，风力、光伏发电相较于传统的火力发电也有明显的优势。在多种能源形式共存的产能端，使用时间较短的产能节点，维护费用较低，可以在短时间内处于过载运行状态以获取更大的输出能量，使用时间较长的产能节点，维护费用较高，适合处于轻载运行状态减少维护并保证安全。因此可以利用产能节点这一特性，并综合考虑能量传输损耗、环境效益等因素对新兴的天然气产能、风力产能、光伏产能等节点通过过载运行获取更大的能量输出，从而进一步代替产能区域中综合性能较劣的火力发电等节点，提升产能效率及收益。

粒子群算法是一种应用广泛的启发式智能优化方法，来源于自然界动物集群活动，是人工智能领域的重要分支，对优化问题的限制条件较少，具有极强的通用性，易于通过编程实现。

发明内容

在能源互联网中，能量的形式不再局限于电能，而是电能、天然气能、石油能等多种能源形式的结合，天然气能由于其高效、清洁等特点，具有良好的发展前景，同时在发电形式中，风力、光伏发电相较于传统的火力发电也有明显的优势。在我国，虽然仍然是以火力发电为主，但在微网场景下，已经可以充分利用风能、天然气能等代替火力发电，获得更大的经济收益以及环境收益。在多种能源形式共存的产能端，产能节点的使用寿命不同，当某一产能节点使用时间较短，即该节点刚刚建立时，维护费用较低，可以在短时间内处于过载运行状态以获取更大的输出能量，但也需要避免长时间过载运行以免损坏设备；当某一产能节点的使用时间较长，即该节点较为陈旧，维护费用较高，因此适合处于轻载运行以减少维护费用并保证安全性。利用产能节点这一特性，通过选取使用时间较短，同时能量传输损耗、环境效益等性能良好的产能节点，通过过载运行获取更大的能量输出，进一步代替产能区域中较为陈旧，同时环境效益等性能较劣的火力发电等设施，从而提升产能效率及产能收益。考虑多因素的产能分配是一种优化问题，最佳分配方案是综合性能越好的产能节点向负荷供能比例越高，因此本文采用启发式的粒子群算法，模拟群体智能，将变量看成一个个粒子，拥有位置和速度两个属性，然后根据自身已经找到的离最优解最近的解和参考整个共享于整个集群中找到的最优解改变自身的位置，使整个集群大致向同一个地方聚集，这个地方正是最优解。粒子群算法规则设置简单，实现容易、精度高、收敛快，比较容易实现并行。本发明方法的具体实现包括以下步骤：

(1)获取能源互联网产能区域多种能源形式(如电能、天然气能)的产能节点，产能节点为风力发电厂、水力发电厂、光伏电池、储气系统等，产能节点的编号M表示为：

其中，n为该产能区域的产能节点数量，产能节点在时刻t可发功率P表示为：