本發(fā)明涉及家庭微電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)今能源與環(huán)境問(wèn)題日益凸顯，發(fā)展利用可再生能源已成為共識(shí)。而新能源的大力發(fā)展將對(duì)市電造成沖擊，其間歇性和不可預(yù)測(cè)性嚴(yán)重影響電能供需平衡和電能質(zhì)量。傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行方式是發(fā)電端跟隨用戶端調(diào)節(jié)發(fā)電量，難以應(yīng)對(duì)間歇性能源的大規(guī)模接入。電網(wǎng)為保證自身的安全運(yùn)行，對(duì)新能源發(fā)電采取嚴(yán)格限制的方式，導(dǎo)致目前新能源的實(shí)際并網(wǎng)率不足20％。

此外，傳統(tǒng)電網(wǎng)運(yùn)行方式無(wú)法使微電網(wǎng)對(duì)上級(jí)電網(wǎng)呈現(xiàn)純阻性和分時(shí)恒功率，并且缺乏對(duì)具體用電設(shè)備的調(diào)度能力，不能主動(dòng)發(fā)揮“電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載”這類寶貴“資源”對(duì)電能供需平衡的調(diào)節(jié)作用。因此在這種調(diào)度方式下，如果強(qiáng)行接入大量發(fā)電量隨機(jī)變化的新能源，將會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成污染，降低電網(wǎng)可靠性。

參考圖1，為現(xiàn)有的交直流混合微網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。其包括市電接口、孤島開關(guān)、交流母線、交流子網(wǎng)、直流母線、直流子網(wǎng)、直流新能源子網(wǎng)、雙向阻抗型AC-DC變換器模塊、功率協(xié)同模塊。

參考圖2，為傳統(tǒng)微網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行方法流程圖。傳統(tǒng)運(yùn)行方法僅以運(yùn)行成本及污染物治理成本最小為目標(biāo)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)對(duì)上級(jí)電網(wǎng)呈現(xiàn)純阻性和分時(shí)恒功率以及新能源100％并網(wǎng)。因此在傳統(tǒng)運(yùn)行方式下，新能源利用率不足并且微電網(wǎng)將對(duì)上級(jí)電網(wǎng)造成沖擊，嚴(yán)重影響電能供需平衡和電能質(zhì)量，對(duì)上級(jí)電網(wǎng)造成污染，降低了電網(wǎng)可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法，用于解決新能源利用率不足并且微電網(wǎng)將對(duì)上級(jí)電網(wǎng)造成沖擊，嚴(yán)重影響電能供需平衡和電能質(zhì)量的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法，包括：

S1：采集家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)中電壓、電流和功率數(shù)據(jù)；

S2：根據(jù)所述電壓、電流和功率數(shù)據(jù)隨機(jī)初始化粒子群；

S3：將所述粒子群中粒子的位置作為自身歷史最佳位置并計(jì)算各粒子的適應(yīng)度值，從粒子群中選擇適應(yīng)度值最小的粒子的位置作為全局歷史最佳位置；

S4：根據(jù)預(yù)設(shè)的迭代公式更新粒子的速度和位置；

S5：計(jì)算更新后的每個(gè)粒子的適應(yīng)度值，將所述更新后的每個(gè)粒子的適應(yīng)度值與更新前的對(duì)應(yīng)每個(gè)粒子的適應(yīng)度值進(jìn)行比較，選擇適應(yīng)度值小的粒子的位置替換所述自身歷史最佳位置，從替換后的所述自身歷史最佳位置中選擇適應(yīng)度值最小的粒子的位置替換所述全局歷史最佳位置；

S6：重復(fù)執(zhí)行步驟S4至S5，直到所述迭代公式中的迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)，獲得所述全局歷史最佳位置；

S7：根據(jù)所述全局歷史最佳位置的向量公式中包含的電壓、電流和功率數(shù)據(jù)控制家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行。

優(yōu)選地，所述計(jì)算粒子的適應(yīng)度值具體由以下公式計(jì)算：

其中：P_loss＝P₁+P₂+P₃，P₁為電能質(zhì)量篩選調(diào)制器的功率損耗，P₂為雙向阻抗型AC-DC變換器的功率損耗，P₃為儲(chǔ)能模塊的功率損耗；L_loss為儲(chǔ)能模塊的壽命損耗；為保證新能源100％并網(wǎng)的罰函數(shù)；λ₂Q²為保證微網(wǎng)對(duì)外呈現(xiàn)純阻性的罰函數(shù)；λ₃(P^*-P)²為保證實(shí)現(xiàn)分時(shí)恒功率的罰函數(shù)；

其中：

P₁＝f₁(U_AC,i₁,i₂,...,i_N)+f₂(U_DC,i₁,i₂,...,i_U)

P₂＝f₃(i₁,i₂,...,i_U,i₁,i₂,...,i_V,P₁,P₂,...,P_W,P_store)

P₃＝f₄(P_store)

L_loss＝f₅(P_store,soc)

Q＝f₆(u_AC,i_AC,i_AC/DC,i₁,i₂,...,i_M)

U_AC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓；U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓；u_AC為交流母線電壓，i_AC為交流母線電流，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流；soc為存儲(chǔ)系統(tǒng)模塊荷電狀態(tài)，P^*來(lái)自上級(jí)電網(wǎng)指令，i₁,i₂,...,i_N為交流型電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載1～N上的電流；i₁,i₂,...,i_M為交流型電能質(zhì)量敏感型負(fù)載1～M上的電流；i₁,i₂,...,i_U為直流型電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載1～U上的電流；i₁,i₂,...,i_V為直流型電能質(zhì)量敏感型負(fù)載1～V上的電流；P_max1,P_max2,...,P_maxW為各直流新能源模塊的最大輸出功率，P₁,P₂,...,P_W為各直流新能源模塊的實(shí)際輸出功率。

優(yōu)選地，步驟S1具體包括：

采集家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)中交流型電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載1～N上的電流i₁,i₂,...,i_N；交流型電能質(zhì)量敏感型負(fù)載1～M上的電流i₁,i₂,...,i_M；直流型電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載1～U上的電流i₁,i₂,...,i_U；直流型電能質(zhì)量敏感型負(fù)載1～V上的電流i₁,i₂,...,i_V；各直流新能源模塊的最大輸出功率P_max1,P_max2,...,P_maxW及各直流新能源模塊的實(shí)際輸出功率P₁,P₂,...,P_W賦給K維輸入向量：

優(yōu)選地，步驟S2具體包括：

隨機(jī)初始化粒子群，設(shè)定每個(gè)粒子的初始位置和速度，所述粒子群由N個(gè)粒子組成，每個(gè)粒子在多維空間中的位置均表示為以下形式的向量：

其中，U_AC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓，U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓，P_store為儲(chǔ)能模塊充放電功率，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流。

優(yōu)選地，步驟S4具體包括：

根據(jù)下式更新各粒子的速度和位置：

其中i＝1,2,…N，t是迭代次數(shù)，ω是慣性因子，c₁,c₂為學(xué)習(xí)因子，r₁,r₂為0到1之間的隨機(jī)數(shù)。

優(yōu)選地，所述步驟S7包括：

將所述全局歷史最佳位置的向量公式表示為：

其中，U_AC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓，U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓，P_store為存儲(chǔ)系統(tǒng)模塊充放電功率，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流；

將U_AC,U_DC,P_store,i_AC/DC賦給相應(yīng)的控制器，使得所述控制器根據(jù)U_AC,U_DC,P_store,i_AC/DC控制家庭微網(wǎng)運(yùn)行，使微網(wǎng)在新能源完全并網(wǎng)，對(duì)外呈現(xiàn)純阻性以及分時(shí)恒功率的前提下達(dá)到電能質(zhì)量篩選調(diào)制器的功率損耗、雙向阻抗型AC-DC變換器的功率損耗和存儲(chǔ)系統(tǒng)的功率損耗最小且使用壽命最長(zhǎng)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行裝置，基于上述的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法進(jìn)行控制，包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)中電壓、電流和功率數(shù)據(jù)；

粒子群初始化模塊，用于根據(jù)所述電壓、電流和功率數(shù)據(jù)隨機(jī)初始化粒子群；

位置及適應(yīng)度初始計(jì)算模塊，用于將所述粒子群中粒子的位置作為自身歷史最佳位置并計(jì)算各粒子的適應(yīng)度值，從粒子群中選擇適應(yīng)度值最小的粒子的位置作為全局歷史最佳位置；

迭代更新模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的迭代公式更新粒子的速度和位置；

位置及適應(yīng)度更新計(jì)算模塊，用于計(jì)算更新后的每個(gè)粒子的適應(yīng)度值，將所述更新后的每個(gè)粒子的適應(yīng)度值與更新前的對(duì)應(yīng)每個(gè)粒子的適應(yīng)度值進(jìn)行比較，選擇適應(yīng)度值小的粒子的位置替換所述自身歷史最佳位置，從替換后的所述自身歷史最佳位置中選擇適應(yīng)度值最小的粒子的位置替換所述全局歷史最佳位置；

迭代輸出模塊，用于重復(fù)執(zhí)行迭代更新模塊及位置及適應(yīng)度更新計(jì)算模塊，直到所述迭代公式中的迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)，獲得所述全局歷史最佳位置；

控制運(yùn)行模塊，用于根據(jù)所述全局歷史最佳位置的向量公式中包含的電壓、電流和功率數(shù)據(jù)控制家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行。

優(yōu)選地，粒子群初始化模塊具體用于：

隨機(jī)初始化粒子群，設(shè)定每個(gè)粒子的初始位置和速度，所述粒子群由N個(gè)粒子組成，每個(gè)粒子在多維空間中的位置均表示為以下形式的向量：

其中，U_AC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓，U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓，P_store為儲(chǔ)能模塊充放電功率，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流。

優(yōu)選地，迭代更新模塊具體用于：

根據(jù)下式更新各粒子的速度和位置：

其中i＝1,2,…N，t是迭代次數(shù)，ω是慣性因子，c₁,c₂為學(xué)習(xí)因子，r₁,r₂為0到1之間的隨機(jī)數(shù)。

優(yōu)選地，控制運(yùn)行模塊具體用于：

將所述全局歷史最佳位置的向量公式表示為：

其中，U_AC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓，U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓，P_store為存儲(chǔ)系統(tǒng)模塊充放電功率，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流；

將U_AC,U_DC,P_store,i_AC/DC賦給相應(yīng)的控制器，使微網(wǎng)在新能源完全并網(wǎng)，對(duì)外呈現(xiàn)純阻性以及分時(shí)恒功率的前提下達(dá)到電能質(zhì)量篩選調(diào)制器的功率損耗、雙向阻抗型AC-DC變換器的功率損耗和存儲(chǔ)系統(tǒng)的功率損耗最小且使用壽命最長(zhǎng)。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法，通過(guò)粒子群算法對(duì)微電網(wǎng)的電壓、電流和功率進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)新能源100％并網(wǎng)，充分發(fā)揮了分布式電源的發(fā)電優(yōu)勢(shì)，提高了清潔能源的利用率；可實(shí)現(xiàn)家庭微網(wǎng)對(duì)市電呈現(xiàn)純阻性，消除新能源發(fā)電和電力電子設(shè)備對(duì)市電的諧波污染，提高功率因數(shù)；可實(shí)現(xiàn)家庭微網(wǎng)分時(shí)恒功率，降低上級(jí)電網(wǎng)調(diào)度的難度，提高上級(jí)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行能力；解決了新能源利用率不足并且微電網(wǎng)將對(duì)上級(jí)電網(wǎng)造成沖擊，嚴(yán)重影響電能供需平衡和電能質(zhì)量的技術(shù)問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例用于解釋的交直流混合微網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例用于解釋的傳統(tǒng)微網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法的一個(gè)應(yīng)用例的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法，用于解決新能源利用率不足并且微電網(wǎng)將對(duì)上級(jí)電網(wǎng)造成沖擊，嚴(yán)重影響電能供需平衡和電能質(zhì)量的技術(shù)問(wèn)題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請(qǐng)參閱圖3，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法的一個(gè)實(shí)施例，包括：

101：采集家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)中電壓、電流和功率數(shù)據(jù)；

102：根據(jù)所述電壓、電流和功率數(shù)據(jù)隨機(jī)初始化粒子群；

103：將所述粒子群中粒子的位置作為自身歷史最佳位置并計(jì)算各粒子的適應(yīng)度值，從粒子群中選擇適應(yīng)度值最小的粒子的位置作為全局歷史最佳位置；

104：根據(jù)預(yù)設(shè)的迭代公式更新粒子的速度和位置；

105：計(jì)算更新后的每個(gè)粒子的適應(yīng)度值，將所述更新后的每個(gè)粒子的適應(yīng)度值與更新前的對(duì)應(yīng)每個(gè)粒子的適應(yīng)度值進(jìn)行比較，選擇適應(yīng)度值小的粒子的位置替換所述自身歷史最佳位置，從替換后的所述自身歷史最佳位置中選擇適應(yīng)度值最小的粒子的位置替換所述全局歷史最佳位置；

106：重復(fù)執(zhí)行步驟104至105，直到所述迭代公式中的迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)，獲得所述全局歷史最佳位置；

107：根據(jù)所述全局歷史最佳位置的向量公式中包含的電壓、電流和功率數(shù)據(jù)控制家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行。

以上是對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，以下將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法的另一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法的另一個(gè)實(shí)施例包括：

201：采集家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)中交流型電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載1～N上的電流i₁,i₂,...,i_N；交流型電能質(zhì)量敏感型負(fù)載1～M上的電流i₁,i₂,...,i_M；直流型電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載1～U上的電流i₁,i₂,...,i_U；直流型電能質(zhì)量敏感型負(fù)載1～V上的電流i₁,i₂,...,i_V；各直流新能源模塊的最大輸出功率P_max1,P_max2,...,P_maxW及各直流新能源模塊的實(shí)際輸出功率P₁,P₂,...,P_W賦給K維輸入向量：

202：隨機(jī)初始化粒子群，設(shè)定每個(gè)粒子的初始位置和速度，所述粒子群由N個(gè)粒子組成，每個(gè)粒子在多維空間中的位置均表示為以下形式的向量：

其中，U_AC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓，U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓，P_store為儲(chǔ)能模塊充放電功率，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流。

203：將所述粒子群中粒子的位置作為自身歷史最佳位置并計(jì)算各粒子的適應(yīng)度值，從粒子群中選擇適應(yīng)度值最小的粒子的位置作為全局歷史最佳位置；

204：根據(jù)下式更新各粒子的速度和位置：

其中i＝1,2,…N，t是迭代次數(shù)，ω是慣性因子，c₁,c₂為學(xué)習(xí)因子，r₁,r₂為0到1之間的隨機(jī)數(shù)；

205：計(jì)算更新后的每個(gè)粒子的適應(yīng)度值，將所述更新后的每個(gè)粒子的適應(yīng)度值與更新前的對(duì)應(yīng)每個(gè)粒子的適應(yīng)度值進(jìn)行比較，選擇適應(yīng)度值小的粒子的位置替換所述自身歷史最佳位置，從替換后的所述自身歷史最佳位置中選擇適應(yīng)度值最小的粒子的位置替換所述全局歷史最佳位置；

需要說(shuō)明的是，步驟205中的替換分為兩步。第一步是先將所述更新后的每個(gè)粒子的適應(yīng)度值與更新前的對(duì)應(yīng)每個(gè)粒子的適應(yīng)度值進(jìn)行比較，即兩兩比較(就像辦公室里有六個(gè)人，今天的這六個(gè)人和明天的自己進(jìn)行比較)，然后每?jī)蓚€(gè)對(duì)比的粒子中選出應(yīng)度值小的粒子的位置替換所述自身歷史最佳位置。第二步是從替換后的所述自身歷史最佳位置中選擇適應(yīng)度值最小的粒子的位置替換所述全局歷史最佳位置(就像是辦公室里適應(yīng)度值最小的人當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)，更新之后，適應(yīng)度值最小的人變成另外一個(gè)人了，那么領(lǐng)導(dǎo)也變成相應(yīng)的人了)。

206：重復(fù)執(zhí)行步驟204至205，直到所述迭代公式中的迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)，獲得所述全局歷史最佳位置；

207：將所述全局歷史最佳位置的向量公式表示為：

其中，U_AC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓，U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓，P_store為存儲(chǔ)系統(tǒng)模塊充放電功率，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流；

將U_AC,U_DC,P_store,i_AC/DC賦給相應(yīng)的控制器，使微網(wǎng)在新能源完全并網(wǎng)，對(duì)外呈現(xiàn)純阻性以及分時(shí)恒功率的前提下達(dá)到電能質(zhì)量篩選調(diào)制器的功率損耗、雙向阻抗型AC-DC變換器的功率損耗和存儲(chǔ)系統(tǒng)的功率損耗最小且使用壽命最長(zhǎng)。

計(jì)算粒子的適應(yīng)度值具體由以下公式計(jì)算：

其中：P_loss＝P₁+P₂+P₃，P₁為電能質(zhì)量篩選調(diào)制器的功率損耗，P₂為雙向阻抗型AC-DC變換器的功率損耗，P₃為儲(chǔ)能模塊的功率損耗；L_loss為儲(chǔ)能模塊的壽命損耗；為保證新能源100％并網(wǎng)的罰函數(shù)；λ₂Q²為保證微網(wǎng)對(duì)外呈現(xiàn)純阻性的罰函數(shù)；λ₃(P^*-P)²為保證實(shí)現(xiàn)分時(shí)恒功率的罰函數(shù)；

其中：

P₁＝f₁(U_AC,i₁,i₂,...,i_N)+f₂(U_DC,i₁,i₂,...,i_U)

P₂＝f₃(i₁,i₂,...,i_U,i₁,i₂,...,i_V,P₁,P₂,...,P_W,P_store)

P₃＝f₄(P_store)

L_loss＝f₅(P_store,soc)

Q＝f₆(u_AC,i_AC,i_AC/DC,i₁,i₂,...,i_M)

U_AC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓；U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓；u_AC為交流母線電壓，i_AC為交流母線電流，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流；soc為存儲(chǔ)系統(tǒng)模塊荷電狀態(tài)，P^*來(lái)自上級(jí)電網(wǎng)指令，i₁,i₂,...,i_N為交流型電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載1～N上的電流；i₁,i₂,...,i_M為交流型電能質(zhì)量敏感型負(fù)載1～M上的電流；i₁,i₂,...,i_U為直流型電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載1～U上的電流；i₁,i₂,...,i_V為直流型電能質(zhì)量敏感型負(fù)載1～V上的電流；P_max1,P_max2,...,P_maxW為各直流新能源模塊的最大輸出功率，P₁,P₂,...,P_W為各直流新能源模塊的實(shí)際輸出功率。

以上是對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法的另一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，以下將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行裝置的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行裝置，基于上述的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法進(jìn)行控制，包括：

數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)中電壓、電流和功率數(shù)據(jù)；

粒子群初始化模塊，用于根據(jù)所述電壓、電流和功率數(shù)據(jù)隨機(jī)初始化粒子群；

位置及適應(yīng)度初始計(jì)算模塊，用于將所述粒子群中粒子的位置作為自身歷史最佳位置并計(jì)算各粒子的適應(yīng)度值，從粒子群中選擇適應(yīng)度值最小的粒子的位置作為全局歷史最佳位置；

迭代更新模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的迭代公式更新粒子的速度和位置；

位置及適應(yīng)度更新計(jì)算模塊，用于計(jì)算更新后的每個(gè)粒子的適應(yīng)度值，將所述更新后的每個(gè)粒子的適應(yīng)度值與更新前的對(duì)應(yīng)每個(gè)粒子的適應(yīng)度值進(jìn)行比較，選擇適應(yīng)度值小的粒子的位置替換所述自身歷史最佳位置，從替換后的所述自身歷史最佳位置中選擇適應(yīng)度值最小的粒子的位置替換所述全局歷史最佳位置；

迭代輸出模塊，用于重復(fù)執(zhí)行迭代更新模塊及位置及適應(yīng)度更新計(jì)算模塊，直到所述迭代公式中的迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)，獲得所述全局歷史最佳位置；

控制運(yùn)行模塊，用于根據(jù)所述全局歷史最佳位置的向量公式中包含的電壓、電流和功率數(shù)據(jù)控制家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行。

粒子群初始化模塊具體用于：

隨機(jī)初始化粒子群，設(shè)定每個(gè)粒子的初始位置和速度，所述粒子群由N個(gè)粒子組成，每個(gè)粒子在多維空間中的位置均表示為以下形式的向量：

其中，U_AC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓，U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓，P_store為儲(chǔ)能模塊充放電功率，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流。

迭代更新模塊具體用于：

根據(jù)下式更新各粒子的速度和位置：

其中i＝1,2,…N，t是迭代次數(shù)，ω是慣性因子，c₁,c₂為學(xué)習(xí)因子，r₁,r₂為0到1之間的隨機(jī)數(shù)。

控制運(yùn)行模塊具體用于：

將所述全局歷史最佳位置的向量公式表示為：

其中，U_AC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓，U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓，P_store為存儲(chǔ)系統(tǒng)模塊充放電功率，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流；

將U_AC,U_DC,P_store,i_AC/DC賦給相應(yīng)的控制器，使微網(wǎng)在新能源完全并網(wǎng)，對(duì)外呈現(xiàn)純阻性以及分時(shí)恒功率的前提下達(dá)到電能質(zhì)量篩選調(diào)制器的功率損耗、雙向阻抗型AC-DC變換器的功率損耗和存儲(chǔ)系統(tǒng)的功率損耗最小且使用壽命最長(zhǎng)。

以上是對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行裝置的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述，以下將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法的一個(gè)應(yīng)用例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于粒子群算法的交直流智能家庭微網(wǎng)運(yùn)行方法的一個(gè)應(yīng)用例包括：

步驟1：采集家庭微電網(wǎng)系統(tǒng)中交流型電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載1～N上的電流i₁,i₂,...,i_N；交流型電能質(zhì)量敏感型負(fù)載1～M上的電流i₁,i₂,...,i_M；直流型電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載1～U上的電流i₁,i₂,...,i_U；直流型電能質(zhì)量敏感型負(fù)載1～V上的電流i₁,i₂,...,i_V；各直流新能源模塊的最大輸出功率P_max1,P_max2,...,P_maxW及各直流新能源模塊的實(shí)際功率P₁,P₂,...,P_W賦給K維輸入向量：

步驟2：隨機(jī)初始化粒子群,設(shè)定每個(gè)粒子的初始位置和速度,所述粒子群由N個(gè)粒子組成,每個(gè)粒子在多維空間中的位置均表示為以下形式的向量。

其中，U_AC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓，U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓，P_store為存儲(chǔ)系統(tǒng)模塊充放電功率，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流。

步驟3：粒子群中各粒子的適應(yīng)度值按以下公式計(jì)算：

其中：P_loss＝P₁+P₂+P₃，P₁為電能質(zhì)量篩選調(diào)制器的功率損耗，P₂為雙向阻抗型AC-DC變換器的功率損耗，P₃為存儲(chǔ)系統(tǒng)模塊的功率損耗；L_loss為存儲(chǔ)系統(tǒng)模塊壽命損耗；為可保證新能源100％并網(wǎng)的罰函數(shù)；λ₂Q²為可保證微網(wǎng)對(duì)外呈現(xiàn)純阻性的罰函數(shù)；λ₃(P^*-P)²為保證實(shí)現(xiàn)分時(shí)恒功率的罰函數(shù)。

其中：

P₁＝f₁(U_AC,i₁,i₂,...,i_N)+f₂(U_DC,i₁,i₂,...,i_U)

P₂＝f₃(i₁,i₂,...,i_U,i₁,i₂,...,i_V,P₁,P₂,...,P_W,P_store)

P₃＝f₄(P_store)

L_loss＝f₅(P_store,soc)

Q＝f₆(u_AC,i_AC,i_AC/DC,i₁,i₂,...,i_M)

U_AC電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓；U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓；u_AC為交流母線電壓，i_AC為交流母線電流，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流；soc為存儲(chǔ)系統(tǒng)模塊荷電狀態(tài)，P^*來(lái)自上級(jí)電網(wǎng)指令。

步驟4：將各粒子的初始位置作為其歷史最佳位置并計(jì)算其適應(yīng)度值，然后從粒子群中挑選適應(yīng)度值最小的粒子為當(dāng)前全局最優(yōu)粒子，其位置記為

步驟5：根據(jù)下式更新各粒子的速度和位置：

其中i＝1,2,…N：t是迭代次數(shù)，ω是慣性因子，c₁,c₂為學(xué)習(xí)因子，r₁,r₂為[0,1]之間的隨機(jī)數(shù)；

步驟6：采用步驟3的方法計(jì)算出更新后的每個(gè)粒子的適應(yīng)度值，并將其與自身歷史最佳位置和全局歷史最佳位置所對(duì)應(yīng)的適應(yīng)度值比較，若當(dāng)前粒子的適應(yīng)度值更小，則用其替換相應(yīng)的或

步驟7：重復(fù)步驟5～6直至達(dá)到最大迭代次數(shù)，可獲全局最優(yōu)粒子如下：

其中，U_AC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載交流母線電壓，U_DC為電能質(zhì)量非敏感型負(fù)載直流母線電壓，P_store為存儲(chǔ)系統(tǒng)模塊充放電功率，i_AC/DC為雙向阻抗型交直流變換器電流。

步驟8：將U_AC,U_DC,P_store,i_AC/DC賦給相應(yīng)的控制器，使微網(wǎng)在新能源完全并網(wǎng)，對(duì)外呈現(xiàn)純阻性以及分時(shí)恒功率的前提下達(dá)到電能質(zhì)量篩選調(diào)制器的功率損耗、雙向阻抗型AC-DC變換器的功率損耗和存儲(chǔ)系統(tǒng)的功率損耗最小且使用壽命最長(zhǎng)。

本發(fā)明利用粒子群最優(yōu)化算法，針對(duì)以新能源發(fā)電為主的交直流智能家庭微網(wǎng)，對(duì)電能質(zhì)量篩選調(diào)制器的功率損耗、雙向阻抗型AC-DC變換器的功率損耗和存儲(chǔ)系統(tǒng)的功率損耗與使用壽命以及用電設(shè)備電能消耗情況進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)智能家庭微網(wǎng)在新能源100％并網(wǎng)和對(duì)外呈現(xiàn)純阻性及分時(shí)恒功率的前提下的電能利用效率最大化，在理論上使得家庭電網(wǎng)對(duì)上級(jí)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)零污染。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡(jiǎn)潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過(guò)程，可以參考前述方法實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)過(guò)程，在此不再贅述。

以上所述，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。