[发明专利]一种基于改进鲸鱼算法的综合能源系统多维寻优方法

说明书

本发明公开了一种基于改进鲸鱼算法的综合能源系统多维寻优方法，该方法对综合能源系统进行建模，以整体运营成本最小为目标函数，以电、热、冷平衡条件为约束条件，采用改进鲸鱼算法求得目标函数的全局最优解。其中，改进的鲸鱼算法是在传统鲸鱼算法的基础之上，通过引入自适应权重和柯西变异而得到。本发明一方面改进了鲸鱼算法的全局搜索能力，避免了陷入局部最优；另一方面改进了局部搜索能力，提高了收敛速度和精度，具有好的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种综合能源系统多维寻优方法，尤其涉及一种基于改进鲸鱼算 法对含分布式新能源发电的冷-热-电综合能源系统进行多维寻优的方法。

背景技术

近年来，随着能源危机的日趋严重和分布式电源技术的成熟完善，含可再生 能源和高能源利用率的冷-热-电综合能源系统也受到了广泛关注。综合能源系统 既充分利用了可再生能源发电的清洁、环保的特性，同时在能量梯级利用概念的 基础上，以天然气为一次能源，产生冷、热、电的联产联供。是一个具有较高能 源利用率和资源互补性的系统。

对于综合能源系统的优化问题，首先需要建立一个含多种能源形式的系统优 化运行模型，以整体运营成本最小为目标函数，并需要考虑不同能量形式之间的 转化效率以及多种类型发电与储能的约束条件。采用稳定、可靠的高精度的优化 算法进行求解，以实现能流综合利用与协同优化，满足最终用户的多类型负荷需 求。

鲸鱼算法是由澳大利亚研究人员Mirjalili等人近年来最新提出的一种通过模仿座头鲸的捕食行为特征而实现的优化搜索算法。然而，传统的鲸鱼算法采用线 性惯性权重法，因而容易陷入局部最优解、收敛速度慢且收敛精度低。

发明内容

发明目的：提供了一种基于改进鲸鱼算法的综合能源系统多维寻优方法，以 解决对于包含了可再生能源和冷-热-电联供系统的经济运行的寻优问题。

技术方案：本发明所提供的综合能源系统多维寻优方法包括如下步骤：(1) 建立可再生能源及冷热电负荷的模型、系统运行模型、储能设备模型和能量转换 设备模型，确定综合能源系统中的各项运营成本的计算方式以及电、热、冷平衡 条件；其中，各项运营成本包括：可再生能源机组的总运营成本、燃气总成本、 冷热电联产系统CCHP机组的总维护成本、交易成本和储能设备的运行总成本； (2)基于确定的各项运营成本计算综合能源系统的整体运营成本，以整体运营 成本最小作为目标函数，并以电、热、冷平衡条件作为约束条件；(3)采用鲸鱼 算法基于约束条件对目标函数进行一日时间尺度内的多维度寻优。

进一步地，步骤(3)包括以下步骤：

(31)随机产生N个满足约束条件的目标函数中各变量的解向量；将解向量 的数目N视为鲸鱼的数目；将目标函数中的变量数M视为鲸鱼搜索空间的维数； 将第i种解向量视为第i只鲸鱼在M维空间中的位置 i＝1，2，…，N；将目标函数值视为适应度函数值；

(32)设置最大迭代次数，将最大迭代次数记为it^max；将当前迭代次数记为 k并初始化：k＝1；将当前鲸鱼的序数记为i并初始化：i＝1；将第1只鲸鱼视为 最优个体；

(33)更新最优个体：将第i只鲸鱼个体的适应度函数值与最优个体的适应 度函数值进行比较，将函数值小的鲸鱼个体更新为最优个体，如果两者相等则最 优个体不变；记录更新的最优个体及其适应度函数值和位置X_p；

(34)更新参数ω、A、C和l：

A＝2ω·r-ω，

C＝2·r，

其中，ω为线性收敛因子，t为当前迭代次数，it^max是最大迭代次数，r为[0，1] 间的随机数，l为[-1，1]之间的随机数；

(35)利用更新的参数来更新鲸鱼的位置：