一種改進的PSO算法在含高比例風(fēng)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

唐京瑞　陳勇

關(guān)鍵詞： 高比例風(fēng)電 HCSN-PSO 算法 條件風(fēng)險價值 多目標(biāo) 機組組合

中圖分類號： TM614 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）15-0010-06

21 世紀(jì)以來，能源與環(huán)境問題已成為全世界共同關(guān)注的話題，面對傳統(tǒng)能源對自然環(huán)境引起的氣候變化，發(fā)展高比例可再生資源越來越備受青睞。中國能源發(fā)展相關(guān)報告指出，到2040 年可再生能源發(fā)電量將占到新增發(fā)電量的50％， 但可再生能源存在能量密度低、間歇性明顯、分布分散等特點，在接入傳統(tǒng)能源電力網(wǎng)絡(luò)中很難適應(yīng)現(xiàn)有機制[1]。隨著系統(tǒng)內(nèi)聯(lián)合運行的機組也在不斷擴大，加之可再生能源的沖擊和不同的機組具有不同的能量轉(zhuǎn)換特性等因素，傳統(tǒng)的單目標(biāo)機組組合優(yōu)化模型和算法已經(jīng)難以適用。

高比例風(fēng)電機組的優(yōu)化組合是指系統(tǒng)在滿足功率平衡、機組安全、開停機時間和風(fēng)電場的出力等各種約束條件下，根據(jù)負(fù)荷要求，對一個調(diào)度周期內(nèi)各個時段上的運行狀態(tài)進行優(yōu)化，確定出某一時段內(nèi)給定負(fù)荷下機組的最優(yōu)出力，使周期內(nèi)的總成本（包括發(fā)電成本和棄風(fēng)成本）為最小。它是一個高維數(shù)、非線性、多約束的混合整數(shù)規(guī)劃問題。當(dāng)系統(tǒng)的規(guī)模擴大時，尤其是計及可再生能源后，傳統(tǒng)優(yōu)化算法已很難從理論上求得最優(yōu)解，如備用準(zhǔn)則法、隨機優(yōu)化法、混合整數(shù)規(guī)劃法、魯棒優(yōu)化法等，這些算法往往存在“維數(shù)災(zāi)”和計算精度差的特點，難以考慮大量的約束條件和解決多目標(biāo)優(yōu)化問題[2]。因此面對這類問題時，現(xiàn)代智能優(yōu)化算法在運算速度和精度上都體現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性。但到目前為止，仍不存在一種既能全面考慮各種約束條件，又能獲得比較理想的運算速度和精度的實用算法。因此，不斷改進和探索新的求解算法對電力系統(tǒng)的經(jīng)濟運行具有重要的意義。

基于上述背景，本文在基本粒子群算法的基礎(chǔ)上，改進了無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)生成過程中的擇優(yōu)與增長連接機制，提出了一種基于高聚集度的無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)鄰域結(jié)構(gòu)的粒子群算法，并采用條件風(fēng)險價值對風(fēng)電不確定性帶來的風(fēng)險損失進行了描述。通過建立以發(fā)電成本和棄風(fēng)成本最小為目標(biāo)函數(shù)的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)修改的IEEE39 節(jié)點系統(tǒng)對所提模型和算法的正確性和有效性進行了驗證。

1 風(fēng)險模型與數(shù)學(xué)模型描述

1.1 風(fēng)險價值模型

隨著風(fēng)電接入容量的增多，系統(tǒng)有功功率失衡引起的失負(fù)荷與棄風(fēng)風(fēng)險概率隨之增大[3]，為了有效降低發(fā)生事故帶來的高損失，本文采用了風(fēng)險價值管理模型，以S（e_t^w）表示t 時刻失負(fù)荷損失函數(shù)。