一種智能微電網(wǎng)能量管理量子優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種智能微電網(wǎng)能量管理量子優(yōu)化方法，能夠應(yīng)用于微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度、負(fù)荷需求響應(yīng)、聯(lián)絡(luò)線功率控制等優(yōu)化運(yùn)行目標(biāo)，微電網(wǎng)能量管理達(dá)到多功能運(yùn)行模式，進(jìn)一步推進(jìn)微電網(wǎng)智能化。本發(fā)明借用量子計(jì)算的概念采用量子遺傳算法，使用量子比特編碼染色體，利用量子概率的矢量編碼機(jī)制，并采用量子旋轉(zhuǎn)門更新策略，有效提高全局搜索能力，避免優(yōu)化結(jié)果收斂在局部最優(yōu)解，可解決復(fù)雜的優(yōu)化問(wèn)題，適用于風(fēng)光及多元儲(chǔ)能的微電網(wǎng)。
【專利說(shuō)明】-種智能微電網(wǎng)能量管理量子優(yōu)化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種智能微電網(wǎng)能量管理量子 優(yōu)化方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球能源危機(jī)與環(huán)境問(wèn)題的凸顯，促使以新能源和可再生能源為主要發(fā)電形 式的微電網(wǎng)系統(tǒng)得到了廣泛關(guān)注。研究微電網(wǎng)的能量管理技術(shù)，有助于提高微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn) 行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，有助于提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，有利于減少二氧化碳的排放量，也有利 于提供定制的電能服務(wù)。
[0003] 在微電網(wǎng)能量管理優(yōu)化中，多以經(jīng)濟(jì)調(diào)度作為能量管理優(yōu)化目標(biāo)，此外也以經(jīng)濟(jì) 性、環(huán)保性、可靠性作為多目標(biāo)優(yōu)化，尚未體現(xiàn)微電網(wǎng)的互動(dòng)性。
[0004] 此外，目前能量管理多采用遺傳算法和粒子群算法等智能算法并加以改進(jìn)，實(shí)現(xiàn) 對(duì)最優(yōu)解搜索，但算法編程復(fù)雜同時(shí)算法耗時(shí)，且易收斂，不具有普適性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 技術(shù)問(wèn)題：本發(fā)明提供了一種智能微電網(wǎng)能量管理量子優(yōu)化方法。針對(duì)微電網(wǎng)常 見(jiàn)的并網(wǎng)運(yùn)行特點(diǎn)，考慮微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的互動(dòng)特性?；谖㈦娋W(wǎng)內(nèi)的可控負(fù)荷參與需求 響應(yīng)，并通過(guò)分布式電源配合實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)線功率控制，豐富微電網(wǎng)的能量管理模式。在滿足各 約束條件下，通過(guò)優(yōu)化算法得到各單元調(diào)度指令。本發(fā)明采用量子遺傳算法，加強(qiáng)計(jì)算能 力，提高了全局的收斂性，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)化。
[0006] 技術(shù)方案：一種智能微電網(wǎng)能量管理量子優(yōu)化方法，
[0007] 步驟一、以微電網(wǎng)運(yùn)行成本為優(yōu)化目標(biāo)，成本綜合考慮各分布式電源的運(yùn)行成本、 配電網(wǎng)的購(gòu)電成本、微電網(wǎng)收益、停電損失，目標(biāo)函數(shù)如下：
[0008]

【權(quán)利要求】
1. 一種智能微電網(wǎng)能量管理量子優(yōu)化方法，其特征在于： 步驟一、以微電網(wǎng)運(yùn)行成本為優(yōu)化目標(biāo)，成本綜合考慮各分布式電源的運(yùn)行成本、配電 網(wǎng)的購(gòu)電成本、微電網(wǎng)收益、停電損失，目標(biāo)函數(shù)如下：
式中： T-優(yōu)化調(diào)度的總時(shí)段數(shù)； η--微電網(wǎng)系統(tǒng)中的微電源數(shù)量； --第i個(gè)微電源的管理費(fèi)用，單位為元； Cg(t)--t時(shí)刻配電網(wǎng)實(shí)時(shí)電價(jià)，單位為元/kWh ; Pg(t)--配電網(wǎng)與微電網(wǎng)間t時(shí)刻的交換功率，單位為kw，注入微電網(wǎng)為正，反之則為 負(fù)； K--可切負(fù)荷總組數(shù)； ak(t)--t時(shí)刻第k組可切負(fù)荷的停電損失費(fèi)用Ck，1()SS(t)與補(bǔ)償費(fèi)用C k，ram(t)的差 值； SIL；k(t)一一t時(shí)刻第k組可切負(fù)荷的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，0為開(kāi)關(guān)閉合，1為開(kāi)關(guān)斷開(kāi)； PIL;k(t)--t時(shí)刻第k組可切負(fù)荷的功率需求； 其中，目標(biāo)函數(shù)的約束條件如下： A、 經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式下的常規(guī)運(yùn)行約束：
Pgmin--微電網(wǎng)能夠從配電網(wǎng)吸收的最大功率； pgmax-微電網(wǎng)能夠向配電網(wǎng)輸送的最大功率；
socmin, socmax--儲(chǔ)能荷電狀態(tài)的下限和上限； SOC(t)--t時(shí)刻儲(chǔ)能荷電狀態(tài)； B、 定聯(lián)絡(luò)線功率模式下的聯(lián)絡(luò)線功率約束：
Pset-設(shè)定時(shí)段下要求的聯(lián)絡(luò)線功率； C、 需求響應(yīng)模式下的投切負(fù)荷功率平衡：
Ppv(t)、Pwt(t)、Pbat(t) - t時(shí)刻光伏、風(fēng)機(jī)、儲(chǔ)能的輸出功率； PL(t)--t時(shí)刻一般負(fù)荷的功率大小； SIL；k(t)一一t時(shí)刻第k組可切負(fù)荷的開(kāi)關(guān)狀態(tài)； PIL;k(t)一一t時(shí)刻第k組可切負(fù)荷的功率大小； 步驟二、基于量子遺傳算法計(jì)算目標(biāo)函數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能微電網(wǎng)能量管理量子優(yōu)化方法，其特征在于：所述 量子遺傳算法具體如下： (1)初始化群體
為進(jìn)化代數(shù)； 染色體的結(jié)構(gòu)由量子比特幅編碼表示：
式中：q代表一個(gè)個(gè)體的染色體；k為編碼的每個(gè)基因的量子比特?cái)?shù)；m為染色體基因 個(gè)數(shù)，對(duì)應(yīng)于函數(shù)的變量個(gè)數(shù)； 對(duì)于種群中第一個(gè)染色體，首先隨機(jī)生成（〇, 1)中的變量xk，k = 1，2, ...，N，隨后利用 公式生成量子比特

之后的染色體基于邏輯映射生成混沌變量，利用混沌算子生成新一組變量~ ;
其中，μ是混沌因子，當(dāng)μ =4時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)混沌狀態(tài)，生成[0，1]的范圍內(nèi)的值； 利用生成的混沌變量~生成量子比特ak，β,，完成種群的初始化； (2) 對(duì)Q (t)測(cè)試其個(gè)體，生成P (t) 測(cè)量過(guò)程為隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)[〇, 1]區(qū)間的數(shù)，若大于概率幅的平方I心I2 5則測(cè)量結(jié)果取值 1，否則取值〇 ;通過(guò)對(duì)種群中的個(gè)體進(jìn)行測(cè)量，以得到一組確定解P (t)，P (t)為傳統(tǒng)的二進(jìn) 制編碼； (3) 評(píng)價(jià)P(t)的適應(yīng)度 將P(t)中最好的解保留其量子編碼和可行解；以適應(yīng)度評(píng)價(jià)值為標(biāo)準(zhǔn)決定當(dāng)前種群 中每個(gè)個(gè)體遺傳到下一代的概率，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)勝劣汰的算法核心思想； (4) 用量子門U更新Q(t) 量子比特采用量子門來(lái)進(jìn)行更新；

式中，Θ為旋轉(zhuǎn)角，ω為進(jìn)化步長(zhǎng)，函數(shù)f (a k，0k)通過(guò)策略表給出； (5) t = t+1，通過(guò)設(shè)置門檻條件終止量子遺傳算法的迭代計(jì)算，判斷是否滿足終止條 件，若滿足則算法結(jié)束，若不滿足，則轉(zhuǎn)到步驟（2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能微電網(wǎng)能量管理量子優(yōu)化方法，其特征在于：所述 門檻條件為最大迭代次數(shù)、最長(zhǎng)迭代計(jì)算時(shí)間或者適應(yīng)度目標(biāo)值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能微電網(wǎng)能量管理量子優(yōu)化方法，其特征在于：所述 包括光伏、風(fēng)機(jī)和儲(chǔ)能的管理費(fèi)用
【文檔編號(hào)】G06Q10/06GK104217262SQ201410508550
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】吳在軍, 費(fèi)陽(yáng), 竇曉波, 胡敏強(qiáng), 趙波, 孫旻, 孫純軍 申請(qǐng)人:東南大學(xué)