本發(fā)明屬于分布式儲能優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域，具體涉及一種基于約束奇諾多面體的5g基站備用儲能可行域聚合方法。

背景技術(shù)：

1、隨著5g技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，5g網(wǎng)絡(luò)的部署持續(xù)推進(jìn)。同時5g通信高速率、高容量、高密度連接等優(yōu)勢帶來基站能耗增加問題，目前，單個?5g?基站滿載功耗約為4kw，是4g基站的3倍左右。5g基站的功耗與建設(shè)數(shù)量較?4g?基站都有成倍增長，用電成本顯著增加。因此，對?5g?基站而言，節(jié)約用電成本等問題亟待解決。隨著市電可靠性不斷提高，5g?基站儲能長期處于浮充狀態(tài)，造成資源的浪費(fèi)。在保證基站供電可靠性的基礎(chǔ)上，利用閑置的基站儲能參與電網(wǎng)互動可獲取一定的經(jīng)濟(jì)收益來降低用電成本，且對用戶通信質(zhì)量的影響較小，同時還能減輕電網(wǎng)新建儲能電站的投資壓力，實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化，促進(jìn)電力系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的互利共贏。由于單個基站的儲能容量太小，如果直接參與到電網(wǎng)調(diào)度中會導(dǎo)致優(yōu)化變量較多難以出清，并且大多數(shù)的電力市場都設(shè)置了準(zhǔn)入條件，單個基站不能作為獨(dú)立的個體參與到電力市場交易中，因此需要對單個基站的可行域進(jìn)行聚合，得到基站集群的可行域，為基站集群參與電網(wǎng)調(diào)度提供申報功率和申報容量參考。

2、單個基站備用儲能的可行域在幾何上對應(yīng)一個高維的凸多面體，多個基站備用儲能的可行域聚合問題本質(zhì)上是求若干個凸多面體的閔可夫斯基和，如果將基站備用儲能的可行域使用頂點(diǎn)表示方法并且求閔可夫斯基和，需要進(jìn)行頂點(diǎn)枚舉，如果可行域的頂點(diǎn)數(shù)量較多，則計算量過大，聚合時間長沒有實(shí)際使用意義；如果使用奇諾多面體（zonotopes）對5g基站備用儲能可行域進(jìn)行聚合，需要預(yù)設(shè)每個基站備用儲能的生成器矩陣，但是隨著基站運(yùn)行時間的變化，基站備用儲能的生成器矩陣也會相應(yīng)的變化，對聚合精度產(chǎn)生了較大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在不足，提供一種基于約束奇諾多面體的5g基站備用儲能可行域聚合方法，使用約束奇諾多面體（constrained?zonotopes）對5g基站備用儲能可行域進(jìn)行聚合，根據(jù)5g基站備用儲能的狀態(tài)，構(gòu)造基站備用儲能的生成器矩陣，不需要預(yù)設(shè)生成器矩陣，并且對生成器矩陣中的生成向量對應(yīng)的縮放系數(shù)進(jìn)行約束，精確刻畫5g基站備用儲能的可行域，提高聚合精度，將分布在不同地方的基站備用儲能聚合為一個整體參與到電力市場交易中，降低基站的運(yùn)行成本，促進(jìn)電力系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的互利共贏。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于約束奇諾多面體的5g基站備用儲能可行域聚合方法，包括：

3、獲取基站備用儲能的功率上下限、荷電狀態(tài)上下限，并對基站備用儲能的可調(diào)度容量進(jìn)行評估；

4、根據(jù)得到的基站備用儲能的功率上下限、荷電狀態(tài)上下限、可調(diào)度容量，使用半平面表示形式對單個基站備用儲能的可行域進(jìn)行刻畫，得到單個基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域刻畫模型；

5、將所有基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域刻畫模型轉(zhuǎn)換為約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型；

6、對所有待聚合基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型進(jìn)行閔可夫斯基求和，得到5g基站備用儲能可行域聚合模型。

7、在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述對基站備用儲能的可調(diào)度容量進(jìn)行評估的實(shí)現(xiàn)方式如下：

8、基站的負(fù)載率表示為：

9、

10、

11、

12、其中， l為基站接入的用戶量，為基站可承擔(dān)最大用戶接入量， k為關(guān)聯(lián)系數(shù)，為根據(jù)基站負(fù)載量得到的基站備用儲能荷電狀態(tài)的最小值，為基站備用儲能荷電狀態(tài)的上限，為基站備用儲能荷電狀態(tài)的下限，為基站備用儲能的可調(diào)度容量。

13、在本發(fā)明一實(shí)施例中，單個基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域刻畫模型表示如下：

14、

15、其中， h為基站備用儲能運(yùn)行時不等式約束的系數(shù)矩陣； x為約束向量，包括功率和荷電狀態(tài)； f為基站備用儲能運(yùn)行的邊界向量，包括基站備用儲能的功率上下限、荷電狀態(tài)上下限以及根據(jù)基站負(fù)載量得到的基站備用儲能荷電狀態(tài)的最小值。

16、在本發(fā)明一實(shí)施例中，單個基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型表示如下：

17、

18、

19、其中， g為生成器矩陣，縮放系數(shù)， c為單個基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的可行域的幾何中心， a是縮放系數(shù)的約束系數(shù)矩陣， b是縮放系數(shù)約束偏移向量，為第 j個生成向量， ng為生成向量的個數(shù)。

20、在本發(fā)明一實(shí)施例中，將所有基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域刻畫模型轉(zhuǎn)換為約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型的實(shí)現(xiàn)方式為：對于單個基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域刻畫模型，通過構(gòu)造一個奇諾多面體 p與單個基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域求交集，得到單個基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型，對所有基站備用儲能執(zhí)行相同操作，即得到所有基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型。

21、在本發(fā)明一實(shí)施例中，將所有基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域刻畫模型轉(zhuǎn)換為約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

22、步驟1、求基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域在第 n個方向的最大值和最小值，將最大值和最小值的差作為對角線元素得到生成器矩陣，表示為：

23、

24、步驟2、將最大值與最小值的和作為中心點(diǎn) c，表示為：

25、

26、步驟3、將步驟1和步驟2得到的生成矩陣 g和中心點(diǎn) c，構(gòu)造出一個奇諾多面體，表示為：

27、

28、步驟4、計算奇諾多面體 p中，距離單個基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域所在的超平面的第 n個方向最遠(yuǎn)的點(diǎn)之間的正交距離，具體為，將奇諾多面體的中心點(diǎn) c和生成矩陣 g中的各個生成向量投影到單個基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域所在的超平面，基站備用儲能運(yùn)行的邊界向量 f減去奇諾多面體的中心點(diǎn) c在單個基站備用儲能的在半平面表示形式下的可行域所在的超平面的投影，得到奇諾多面體的中心點(diǎn) c與單個基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域所在的超平面的第 n個方向的正交距離，再加上奇諾多面體的中心點(diǎn) c與最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的正交距離，表示為：

29、

30、其中，表示無窮范數(shù)；

31、步驟5、根據(jù)步驟4得到的構(gòu)造對角矩陣，將每個生成向量在單個基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域所在的超平面的投影與由構(gòu)造對角矩陣取并集得到約束系數(shù)矩陣 a，表示為：

32、

33、將奇諾多面體的中心點(diǎn) c與單個基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域所在的超平面的第 n個方向的正交距離，與單個基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域所在的超平面的第 n個方向最遠(yuǎn)的點(diǎn)之間的正交距離求差值得到縮放系數(shù)約束偏移向量 b，表示為：

34、。

35、在本發(fā)明一實(shí)施例中，對所有待聚合基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型進(jìn)行閔可夫斯基求和，得到5g基站備用儲能可行域聚合模型的實(shí)現(xiàn)方式為：

36、將所有待聚合基站備用儲能在半平面表示形式下的可行域刻畫模型轉(zhuǎn)換為約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型；

37、將前兩個基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型、，進(jìn)行閔可夫斯基求和得到一個新的可行域模型；

38、將得到的新的可行域模型作為初值與下一個基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型進(jìn)行閔可夫斯基求和再次得到一個新的可行域模型，反復(fù)循環(huán)將所有待聚合基站備用儲能的可行域等效為整體，構(gòu)建5g基站備用儲能可行域聚合模型。

39、在本發(fā)明一實(shí)施例中，前兩個基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型、，進(jìn)行閔可夫斯基求和，表示如下：

40、

41、其中，表示第一個和第二個基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型進(jìn)行閔可夫斯基求和得到的新的可行域模型，分別為第一個基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的生成器矩陣、中心點(diǎn)、約束系數(shù)矩陣、約束偏移向量，分別為第二個基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的生成器矩陣、中心點(diǎn)、約束系數(shù)矩陣、約束偏移向量；

42、循環(huán)進(jìn)行閔可夫斯基求和建立5g基站可行域聚合模型，當(dāng)循環(huán)次數(shù)為n-2次時，聚合完成輸出5g基站可行域聚合模型，表示如下：

43、

44、其中，表示第i+2個基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的可行域刻畫模型，分別表示第i+2個基站備用儲能在約束奇諾多面體表示形式下的生成器矩陣、中心點(diǎn)、約束系數(shù)矩陣、約束偏移向量，分別表示進(jìn)行一次循環(huán)后得到的5g基站備用儲能可行域聚合模型的生成器矩陣、中心點(diǎn)、約束系數(shù)矩陣、約束偏移向量，i=1,2,3,……,n-2，n為待聚合的基站備用儲能的個數(shù)。

45、本發(fā)明還提供了一種基于約束奇諾多面體的5g基站備用儲能可行域聚合系統(tǒng)，包括存儲器、處理器以及存儲于存儲器上并能夠被處理器運(yùn)行的計算機(jī)程序指令，當(dāng)處理器運(yùn)行該計算機(jī)程序指令時，能夠?qū)崿F(xiàn)如上述所述的方法步驟。

46、本發(fā)明還提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有能夠被處理器運(yùn)行的計算機(jī)程序指令，當(dāng)處理器運(yùn)行該計算機(jī)程序指令時，能夠?qū)崿F(xiàn)如上述所述的方法步驟。

47、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

48、本發(fā)明提供了一種基于約束奇諾多面體的5g基站備用儲能可行域聚合方法，將基站備用儲能在半平面表示形式在的可行域刻畫模型，轉(zhuǎn)換為約束奇諾多面體的可行域刻畫模型，并且通過求交集的方法進(jìn)行閔可夫斯基求和，不需要預(yù)設(shè)生成器矩陣的大小以及每個生成器向量的元素，降低了計算的復(fù)雜度，提高了聚合的精度；本發(fā)明使用約束奇諾多面體將分布在不同地方的基站聚合為一個整體參與到電力市場交易中，獲取一定的經(jīng)濟(jì)收益，從而降低5g基站的運(yùn)行成本，促進(jìn)電力系統(tǒng)與通信系統(tǒng)的互利共贏。