粒子群算法在电力系统经济调度中的应用研究

论文摘要

经济调度是电力系统运行的典型优化问题。由于经济调度问题中目标函数的非平滑性和约束条件的复杂性使问题的求解非常困难。本文针对经济调度问题的特点,研究基于粒子群算法的各种改进算法对经济调度问题的求解策略。论文主要完成了以下几个方面的工作：首先,结合文化算法的双层进化结构和闭环粒子群算法的局部搜索性能,提出了求解优化问题的闭环文化粒子群算法,算法采用文化算法的双层演化结构,设置了上层的信念空间和下层的群体空间,利用同步传输方式通过接受操作和影响操作来完成两层空间的交互；各群体空间采用反馈控制的原理对粒子群中各粒子的演化速度进行控制以保持群体的多样性,从而加快算法的收敛速度。以Iris分类问题的BP网络模型为仿真实例,对算法的有效性进行了验证；其次,将闭环文化粒子群算法用于单目标电力系统经济调度问题中,重点分析了闭环文化粒子群算法在电力系统经济调度问题时各参数的设置策略,平衡约束的实现方式等,通过对文献中3机组6母线电力系统经济调度问题进行仿真,结果表明,与文化粒子群算法和闭环粒子群算法相比,闭环文化粒子群算法有更好的收敛性能和更快的收敛速度,且三者得到的优化结果均优于文献中提供的最优解；再次,考虑到电力市场中优化调度目标的多重性,采用闭环文化粒子群算法对电力系统的多目标问题进行求解,通过改进的层次分析法将多目标问题化为合适的单目标问题,并以IEEE30BUS,6机组电力系统为例进行多目标仿真,仿真结果表明了算法所得多目标解的合理性；最后,从电力市场的实际情况出发,将粒子群算法及其改进算法应用到对某地区火电厂进行模拟调度,通过与文献结果的比较,表明本文提出的改进算法对求解实际电力系统多目标经济调度问题具有有效性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.1.1 电力系统经济调度问题描述
• 1.1.2 目前电力系统经济调度的发展现状
• 1.2 求解电力系统经济调度的优化算法
• 1.2.1 电力系统经济调度中调度的要求
• 1.2.2 常用的优化算法及其优缺点分析
• 1.3 论文的主要研究工作
• 2 基本粒子群算法及其改进思路
• 2.1 基本粒子群算法的基本原理
• 2.1.1 粒子群算法概念
• 2.1.2 粒子群算法的数学模型
• 2.1.3 粒子群优化算法的改进形式
• 2.1.4 粒子群优化算法控制参数分析
• 2.1.5 粒子群优化算法的基本步骤
• 2.2 基于文化算法框架的改进粒子群优化算法
• 2.2.1 文化算法概述
• 2.2.2 文化粒子群算法基本原理
• 2.3 基于反馈控制的文化粒子群优化算法
• 2.3.1 反馈控制的基本原理
• 2.3.2 基于反馈控制的闭环文化粒子群优化算法
• 2.4 各算法在求解BP网络权值优化问题的仿真分析
• 2.4.1 基于粒子群算法的BP网络优化原理
• 2.4.2 基于文化粒子群算法的BP网络优化步骤
• 2.4.3 基于闭环文化粒子群算法的BP网络优化步骤
• 2.4.4 测试实例
• 2.4.5 测试条件
• 2.4.6 测试结果及分析
• 2.5 本章小结
• 3 求解单目标电力系统经济调度问题的改进粒子群算法
• 3.1 电力系统经济调度问题数学模型的建立
• 3.1.1 目标函数
• 3.1.2 约束条件
• 3.2 单目标经济调度问题的粒子群算法实现
• 3.2.1 参数编码
• 3.2.2 粒子群的初始化
• 3.2.3 约束条件的初始化实现
• 3.2.4 适应度函数的设计
• 3.2.5 控制参数的设计
• 3.3 单目标经济调度问题的改进粒子群算法实现
• 3.3.1 单目标经济调度问题控制参数的选择
• 3.3.2 单目标经济调度问题的改进粒子群算法实现
• 3.4 算例分析
• 3.4.1 模拟系统算例的系统参数
• 3.4.2 运行结果与分析
• 3.5 本章小结
• 4 求解多目标电力系统经济调度问题的改进粒子群算法
• 4.1 多目标电力系统经济调度问题的数学模型建立
• 4.1.1 电力系统经济调度多目标分配的多目标函数
• 4.1.2 约束条件
• 4.2 多目标求解策略
• 4.2.1 采用权重法来将多目标函数规划为单目标问题
• 4.2.2 实例计算
• 4.3 多目标经济调度问题的改进粒子群算法实现
• 4.3.1 多目标经济调度问题的控制参数选择
• 4.3.2 多目标经济调度问题的改进粒子群算法实现
• 4.4 算例分析
• 4.4.1 模拟系统算例的系统参数
• 4.4.2 运行结果及分析
• 4.5 本章小结
• 5 对某地区电力系统经济调度多目标模拟优化调度
• 5.1 某地区五电厂负荷多目标分配的模型的建立
• 5.1.1 电力系统经济调度多目标分配的三目标函数
• 5.1.2 多目标分配的约束条件
• 5.2 某地区五电厂多目标经济调度问题的改进粒子群算法实现
• 5.2.1 多目标化为单目标
• 5.2.2 控制参数的设计
• 5.2.3 算法流程实现
• 5.3 算例分析
• 5.3.1 模拟系统算例的系统参数
• 5.3.2 运行结果与分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结及展望
• 6.1 论文的主要工作和结论
• 6.2 进一步研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文