基于改进型蛙跳算法的微电网运行优化模型研究

摘要

日益危急的能源和环境威胁迫使人们对可再生资源和分布式发电关注越来越高。微电网作为协调分布式发电与传统发电的载具，通过统筹分布式电源和主电网电力资源，实现微电网与传统电网的优势互补，对解决能源和环境问题具有重要的研究意义。
　　微电网运行优化在实际工作过程中是一个多条件约束下的多目标优化问题，具有高度复杂的非线性和高维度特点。在运行优化过程中，不仅需要考虑微电网的运行费用、环境利益，更应考虑用户侧的反馈。若仅仅只考虑微电网单个优化目标达到最佳状态，并不能真实反映出微电网运行的实际优化效果。本文基于微电网的两种工作方式，将用户满意度和用户优先级成本纳入优化目标，提出两种微电网多目标运行优化模型。针对当前大多数使用的智能算法在计算多目标问题上的收敛速度慢、寻优能力差等缺点，探索对具有代表性的蛙跳算法进行改进，提出新的方法求解微电网运行多目标优化问题。
　　本文主要的工作和创新点如下：
　　（1）介绍了微电网运行优化的研究现状和关键技术问题，阐述了各分布式独立电源的原理和工作特性及其相对应的数学模型，详细说明了微电网两种工作模式和运行策略。
　　（2）与传统微电网运行优化模型一般考虑经济和环境两大目标不同，本文定义了用户优先级成本，并将用户优先级目标和用户满意度一并纳入微电网运行多目标。基于微电网两种不同运行模式，提出了计及用户优先级成本/用户满意度的微电网多目标优化模型，并结合微电网运行优化约束方程，为后续研究不同模型的微电网运行优化奠定基础。
　　（3）针对蛙跳算法存在的易被“局部最优解”欺骗导致收敛过慢带来的优化效果不佳问题，改良基本蛙跳算法，提出了两种创新型的改良蛙跳算法：GSFLA算法和SMSFLA算法。通过一些经典的标准测试函数对两种改进型算法进行相关性能的测试，测试结果表明：在单目标和多目标测试中，改良的两种算法在收敛性和寻优精度较原算法均有大幅提升。
　　（4）将提出的两种微电网多目标运行模型运用到具体的算例进行验证。利用上述两种改良型蛙跳算法分别对具体算例进行仿真，并与其他算法仿真进行比对。仿真实验表明：GSFLA算法与SMSFLA算法在解决微电网多目标运行优化问题时，确实能给微电网带来经济高效、较为满意的综合效益，储能设备对优化微电网运行起到了积极作用，给出的两种模型对微电网运行优化研究具有良好的借鉴意义。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 微电网技术的国内外研究现状及主要问题

1.3 论文的主要内容

第2章 微电网发电模块与运行策略研究

2.1 分布式电源特性及数学模型

2.2 微电网运行模式分析

2.3 微电网系统运行优化策略

2.4 本章小结

第3章 计及用户优先级成本/用户满意度的微电网多目标优化模型

3.1 微电网运行单目标模型

3.2 计及用户优先级成本/用户满意度的微电网多目标运行优化模型

3.3 微电网运行约束方程

3.4 本章小结

第4章 多目标蛙跳算法的研究与改进

4.1 蛙跳算法

4.2 多目标蛙跳算法的改进

4.3 改进算法仿真及分析

4.4 本章小结

第5章 改进型蛙跳算法求解微电网系统多目标运行优化

5.1 计及用户优先级成本的微电网运行优化算例分析

5.2 孤岛运行下计及用户满意度的微电网运行优化算例分析

5.3 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

附录 攻读硕士学位期间发表的论文