[发明专利]基于MQPSO的天然气管网多目标优化调度方法

权利要求书

1.一种基于MQPSO的天然气管网多目标优化调度方法，其特征在于具体步骤为：

S1：根据天然气管网中的节点、管段和压缩机的分布情况，建立天然气管网模型，并获取天然气管网中所有用户流量数据、压缩机的运行数据；

S2：将所述用户流量数据、压缩机的运行数据作为变量，并对用户流量数据、压缩机的运行数据赋初值，生成初始群体，该初始群体大小为N；

随机设置一个外部存档，并定义该外部存档容量为N；

设定最大迭代次数G，当前迭代次数t＝1；

S3：对初始群体的粒子做越界处理；

S4：更新外部存档；

计算步骤S3处理后的初始群体的适应度，并对所有适应度进行排序，选择适应度高的粒子放入外部存档或者替代外部存档内的粒子；

适应度的计算内容为：

压缩机的运行数据适应度的计算表达式为：

式中W为压缩机总能耗；Γ为管网系统中压缩机构成的集合，Q_cin为压缩机进口状态下的体积流量；ρ_cin为压缩机进口状态下的天然气密度；H为压缩机扬程，n为压缩机转速；η为压缩机效率；

重要用户优先分配的目标是：在特定的管网结构、用户用气能力、气源供气能力和管网输气能力的情况下，根据用户的重要性，调整管网用户结构，实现天然气供应与用户需求的最佳配置；

用户流量数据适应度的计算表达式为：

式中F为目标函数，具体为：

公式(1)中x表示决策向量，y表示目标向量；X表示决策向量x形成的决策空间，Y表示目标向量y形成的目标空间；f为将x映射至目标向量空间的优化函数；g_i(x)≤0,(i＝1,2,...,h)为x许满足的h个约束条件；

vd为管网系统中的用户节点个数，M_i为用户i的符合重要度，r_i为用户i的负荷系数，由公式(4)定义：

r_i＝q_i/q_(i,max) (4)

式中q_i为用户i的供气量；q_(i,max)为用户i的最大需求量；

S5：采用MQPSO算法，调整粒子群的速度和位置；并令当前迭代次数t＝t+1，判断t是否满足t大于等于G；若是，则进入步骤S6；否则返回步骤S3；

调整粒子群的速度和位置的内容为：

P_ij(t)＝r_ij(t)×b_ij(t)+(1-r_ij(t))×b_gj(t) (14)

式中i(i＝1,2,...,N)代表第i个粒子,N为初始群体大小，j(j＝1,2,...,D)代表粒子的第j维，D为搜索空间维数，t为进化代数，r_ij(t)和s_ij(t)均为[0,1]区间内均匀分布的随机数，x_ij(t)表示进化代数为t时粒子i的当前位置；b_ij(t)表示进化代数为t时粒子i的个体最优位置；p_ij(t)表示进化代数为t时粒子i的吸引子位置，b_gj(t)表示进化代数为t时全局最优位置；C(t)表示进化代数为t时平均最优位置，α称为扩张-收缩因子，α为收敛系数，单个粒子的收敛性受α取值影响；

S6：将所述外部存档中所有的粒子作为目标优化解，并计算所有目标优化解的平均值作为最优解；得到对应的用户流量数据和压缩机的运行数据。