本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)節(jié)能環(huán)保經(jīng)濟調(diào)度領(lǐng)域，尤其是一種基于切換拓?fù)涔潭〞r間事件觸發(fā)的智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

1、智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度問題是電力系統(tǒng)的主要優(yōu)化問題之一，其目的是在發(fā)電機滿足發(fā)電機輸出功率限制約束和供需平衡約束下，得出發(fā)電機最優(yōu)增量成本和發(fā)電機最優(yōu)輸出功率。為解決經(jīng)濟調(diào)度問題，最初智能電網(wǎng)調(diào)度采用集中式經(jīng)濟調(diào)度算法，如遺傳算法、粒子群優(yōu)等；這些集中式經(jīng)濟調(diào)度算法需要一個強大的中央控制器，從而導(dǎo)致集中式經(jīng)濟調(diào)度算法成本高且容易出現(xiàn)單點故障。

2、為了克服集中式控制算法的缺點，同時提高系統(tǒng)的可擴展性和魯棒性，提出了分布式經(jīng)濟調(diào)度算法。分布式經(jīng)濟調(diào)度算法的特點是個體數(shù)據(jù)僅在鄰居之間進行傳輸，可以更好的保護個體隱私。大部分分布式經(jīng)濟調(diào)度算法只能實現(xiàn)漸近收斂或指數(shù)收斂，即經(jīng)濟調(diào)度問題的最優(yōu)解是在無限時間范圍內(nèi)獲得的。然而，基于漸近時間收斂分布式經(jīng)濟調(diào)度算法無法快速求解經(jīng)濟調(diào)度問題，提出了有限時間分布式經(jīng)濟調(diào)度算法，這類算法可以在有限時間內(nèi)快速求解經(jīng)濟調(diào)度問題，但是收斂時間依賴于發(fā)電機初始輸狀態(tài)。因此，又提出了固定時間經(jīng)濟調(diào)度算法，該算法收斂時間與發(fā)電機初始輸入狀態(tài)無關(guān)，可以在固定時間內(nèi)對智能電網(wǎng)進行經(jīng)濟調(diào)度。

3、基于時間機制下分布式經(jīng)濟調(diào)度算法需要控制器連續(xù)更新計算，這是建立在有足夠的計算資源的假設(shè)上的，這往往是不切實際的。為了節(jié)省資源和減少控制器更新的頻率，事件觸發(fā)機制在經(jīng)濟調(diào)度中得到了廣泛的研究。與傳統(tǒng)的時間觸發(fā)機制相比，靜態(tài)事件觸發(fā)機制下的觸發(fā)取決于一個與系統(tǒng)測量量有關(guān)的觸發(fā)條件，而不是固定的采樣時間。只有當(dāng)觸發(fā)條件滿足時，才對當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)進行采樣并更新控制器。而動態(tài)事件觸發(fā)機制不同于靜態(tài)事件觸發(fā)，動態(tài)事件觸發(fā)機制不僅取決于系統(tǒng)的狀態(tài)，還依賴于一個額外的內(nèi)部動態(tài)變量。這個動態(tài)變量是時變的且導(dǎo)數(shù)具有可調(diào)的參數(shù)，所以觸發(fā)機制會隨時間動態(tài)地改變，從而減少觸發(fā)次數(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于切換拓?fù)涔潭〞r間事件觸發(fā)的智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度方法。

2、本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種基于切換拓?fù)涔潭〞r間事件觸發(fā)的智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度方法，包括以下步驟：

3、步驟s1：建立智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度問題模型，包括智能電網(wǎng)發(fā)電成本目標(biāo)函數(shù)，發(fā)電機供需平衡約束和發(fā)電機輸出功率限制約束，并設(shè)置初始值；

4、步驟s2：通過圖論構(gòu)建智能電網(wǎng)發(fā)電機的切換通訊拓?fù)淠Ｐ?，實現(xiàn)各發(fā)電機之間信息通訊；

5、步驟s3：根據(jù)多智能體一致性設(shè)計切換拓?fù)涔潭〞r間一致性經(jīng)濟調(diào)度算法，并根據(jù)切換拓?fù)涔潭〞r間一致性經(jīng)濟調(diào)度算法設(shè)計動態(tài)事件觸發(fā)條件；

6、步驟s4：運用切換拓?fù)涔潭〞r間一致性經(jīng)濟調(diào)度算法和動態(tài)事件觸發(fā)條件更新發(fā)電機的增量成本，根據(jù)增量成本計算發(fā)電機輸出功率；

7、步驟s5：根據(jù)切換信號切換發(fā)電機的通訊拓?fù)鋱D；

8、步驟s6：判斷智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度時間是否等于完成時間：如果智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度時間等于完成時間，則保存發(fā)電機的增量成本和發(fā)電機輸出功率；否則跳轉(zhuǎn)到步驟s4繼續(xù)更新計算增量成本和發(fā)電機輸出功率。

9、進一步的，所述步驟s1建立智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度問題模型，包括智能電網(wǎng)發(fā)電成本目標(biāo)函數(shù)，發(fā)電機供需平衡約束和發(fā)電機輸出功率限制約束，并設(shè)置初始值，具體為：

10、智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度問題模型為：

11、ci(pi(t))＝αipi2(t)+βipi(t)+γi

12、其中，ci(pi(t))為第i臺發(fā)電機的發(fā)電成本目標(biāo)函數(shù)；pi(t)為第i臺發(fā)電機的輸出功率；αi>0，βi>0和γi>0為發(fā)電成本系數(shù)；智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度問題可以建模為：

13、

14、

15、

16、其中，為目標(biāo)函數(shù)；發(fā)電機供需平衡約束和為發(fā)電機輸出功率限制約束，pd為總功率需求，為第i臺發(fā)電機的最小輸出功率限制，為第i臺發(fā)電機的最大輸出功率限制，n為發(fā)電機的數(shù)量；設(shè)置所需參數(shù)初始值，發(fā)電機初始輸出功率為pi(0)和增量成本初值為λi(0)＝2αipi(0)+βi。

17、進一步的，所述步驟s2通過圖論構(gòu)建智能電網(wǎng)發(fā)電機的切換通訊拓?fù)淠Ｐ?，實現(xiàn)各發(fā)電機之間信息通訊，具體為：

18、將發(fā)電機的切換通訊拓?fù)浣闊o向圖集表示在發(fā)電機信息通訊的過程中通訊拓?fù)鋱D的集合，表示第l個通訊拓?fù)鋱D且n為正整數(shù)；表示在智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度時間t時刻發(fā)電機的通訊拓?fù)鋱D且切換信號η(t)表示在t時刻無向圖集里的索引，切換各通訊拓?fù)鋱D的時間集合ts＝{t(0),t(1),…,t(n)}，t(l)∈ts表示使用第l個通訊拓?fù)鋱D進行信息通訊的時間，t＝t(0)時，切換信號η(t(0))＝1；通訊拓?fù)鋱D為發(fā)電機的集合，表示第i臺發(fā)電機；表示在通訊拓?fù)鋱D下的各發(fā)電機構(gòu)成的通訊信道eij(η(t))的集合，其中，通訊信道表示在通訊拓?fù)鋱D下的發(fā)電機和可以進行信息通訊；a(η(t))表示在通訊拓?fù)鋱D下的鄰接矩陣，鄰接矩陣a(η(t))的第i行第j列元素aij(η(t))為發(fā)電機和發(fā)電機的鄰接權(quán)重；當(dāng)時，鄰接權(quán)重aij(η(t))表明在通訊拓?fù)鋱D下的發(fā)電機和發(fā)電機可以進行信息通訊；當(dāng)時，鄰接權(quán)重aij(η(t))＝0表明發(fā)電機和發(fā)電機無法進行信息通訊。

19、進一步的，所述步驟s3具體包括以下步驟：

20、步驟s31：根據(jù)多智能體一致性設(shè)計切換拓?fù)涔潭〞r間一致性經(jīng)濟調(diào)度算法具體為：

21、

22、其中，λi(t)為第i臺發(fā)電機在t時刻的增量成本，為第i臺發(fā)電機增量成本對在t時刻的導(dǎo)數(shù)；為第i臺發(fā)電機的第k次觸發(fā)時刻，k＝0,1,…；κ為收斂系數(shù)；μ∈(1,+∞)為兩個正奇數(shù)的比值；tanh(·)為雙曲正切函數(shù)，ζ>1；

23、步驟s32：根據(jù)切換拓?fù)涔潭〞r間一致性經(jīng)濟調(diào)度算法設(shè)計動態(tài)事件觸發(fā)條件具體為：

24、

25、其中，inf為下界；hi(t)為第i臺發(fā)電機的觸發(fā)函數(shù)；χi(t)為第i臺發(fā)電機的內(nèi)部動態(tài)變量，觸發(fā)函數(shù)hi(t)具體為：

26、

27、其中，θ>0，σ∈(0,1)和m>0為設(shè)計參數(shù)；為第i臺發(fā)電機的測量誤差；

28、內(nèi)部動態(tài)變量χi(t)具體為：

29、

30、其中，δ∈(0,1)，γ1>0，γ2>0和γ3>0為設(shè)計參數(shù)；為第i臺發(fā)電機的增量成本誤差，為所有發(fā)電機增量成本的平均值；為第i臺發(fā)電機內(nèi)部動態(tài)變量對在t時刻的導(dǎo)數(shù)，t＝0時，內(nèi)部動態(tài)變量χi(0)>0。

31、進一步的，所述步驟s4運用切換拓?fù)涔潭〞r間一致性經(jīng)濟調(diào)度算法和動態(tài)事件觸發(fā)條件更新發(fā)電機的增量成本，根據(jù)增量成本計算發(fā)電機輸出功率，具體為：

32、當(dāng)?shù)趇臺發(fā)電機hi(t)≥χi(t)時，滿足動態(tài)事件觸發(fā)條件，令運用切換拓?fù)涔潭〞r間一致性經(jīng)濟調(diào)度算法更新發(fā)電機的增量成本；根據(jù)增量成本計算發(fā)電機的輸出功率為：

33、

34、進一步的，所述步驟s5根據(jù)切換信號切換發(fā)電機的通訊拓?fù)鋱D，具體為：

35、根據(jù)切換信號切換發(fā)電機的通訊拓?fù)鋱D，在t∈[t(0),t(1))時，切換信號η(t)＝1，通訊拓?fù)鋱D在t∈[t(1),t(2))時，切換信號η(t)＝2，通訊拓?fù)鋱D在t∈[t(n-1),t(n))或t≥t(n)時，切換信號η(t)＝n，通訊拓?fù)鋱D

36、進一步的，所述步驟s6判斷智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度時間是否等于完成時間：如果智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度時間等于完成時間，則保存發(fā)電機的增量成本和發(fā)電機輸出功率，否則跳轉(zhuǎn)到步驟s4繼續(xù)更新計算增量成本和發(fā)電機輸出功率，具體為：

37、判斷智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度時間t是否等于完成時間tf，tf>t(n-1)；當(dāng)t＝tf時，保存發(fā)電機的增量成本和發(fā)電機輸出功率；否則跳轉(zhuǎn)到步驟s4繼續(xù)更新計算增量成本和發(fā)電機輸出功率。

38、本發(fā)明提供一種基于切換拓?fù)涔潭〞r間事件觸發(fā)的智能電網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

39、1、本發(fā)明所提出的分布式經(jīng)濟調(diào)度方法能夠在固定時間內(nèi)求出最優(yōu)解，收斂時間不依賴于發(fā)電機的初始發(fā)電機輸出功率，是一種完全分布式經(jīng)濟調(diào)度方法。

40、2、本發(fā)明所提出的分布式經(jīng)濟調(diào)度方法動態(tài)事件觸發(fā)條件通過額外引入一個內(nèi)部動態(tài)變量來隨時間調(diào)整觸發(fā)機制，與靜態(tài)事件觸發(fā)機制相比能夠更加節(jié)省通訊資源。

41、3、本發(fā)明所提出的分布式經(jīng)濟調(diào)度方法能夠滿足發(fā)電機在通訊拓?fù)鋱D切換時，依然能夠完成對智能電網(wǎng)進行分布式經(jīng)濟調(diào)度。