【水光互补优化调度】基于非支配排序遗传算法的多目标水光互补优化调度(Matlab代码实现)

简介: 【水光互补优化调度】基于非支配排序遗传算法的多目标水光互补优化调度(Matlab代码实现)

💥1 概述

参考文献:

然后本文换一个算法进行解决,也算一个创新点吧:


基于非支配排序遗传算法的多目标水光互补优化调度,然后用Matlab实现之。


近些年,人类对环境问题和资源枯竭关注日益增大,使得以光伏为代表的新能源发电得到了大规模的发展。截至2015年底,中国光伏发电累计装机容量4318万千瓦,成为全球光伏发电装机容量最大的国家[1]。但是,光伏具有“随机性、间歇性和波动性”的特点[2-4]。光伏发电的并网对电力系统的规划、安全、调度和控制等方面的影响也越来越大。虽然光伏的装机容量很大,但是并网消纳仍是一个有待解决的问题[5-6]。水电是一种清洁可再生的能源,其出力具有快速调节的优良性能,在电力系统中常常担任调峰的任务[7]。利用水电出力的特点来平衡光伏出力的波动,可以为电网提供更多的优质电能。世界上第一座水光互补电站2009年在青海玉树建成[8],到2015年全球最大的龙羊峡水光互补电站的建成[9],水光互补已得到了全世界的广泛关注。


1.1 水光互补

水光互补是指水电和光伏联合运行,利用水电机组快速调节的优良特性以及水电站的库容调节光伏出力的“随机性、波动性和间歇性”,同时光伏可以在水电匮乏时给予联合系统电量上的支持。

水电和光伏在年际、年内、日内有很好的互补特性。

.年际、年内互补特性

水电的发电量取决于径流的多少,径流在年内和年际间相差悬殊,年际有丰水年和枯水年之分,年内有丰、枯水期。水电在丰水年发电多、枯水年发电少,冬春季发电量少、夏秋季发电量多。相对而言,太阳能年际间波动很小,光电的年发电量几乎是恒定值;光伏发电还具有冬春季发电量大、夏秋季发电量小的季节性特点。光伏在水电匮乏时可以为联合系统提供电量上的支撑,减少系统负荷的缺额,因此,水电和光伏发电在年际和年内都存在很好地互补关系。

日内互补特性

光伏发电取决于环境条件,光伏出力呈现“间歇性、随机性和波动性”地特点。在一天之内,水电可以利用机组的快速调节性能来平抑光伏出力的“随机性和波动性”;光伏只在白天出力,在夜间的出力几乎为零,水电可以平衡光伏出力的“间歇性”[10]。因此,水电和光伏发电在日内也存在着很好的互补关系,如图1所示。

           

1.2 水光互补模型——目标函数和约束条件

水光互补的运行模式为以水电和光伏联合运行,以光伏出力为基荷,用水电来调节光伏出力,为了保证下游的用水,水电站在调度期内的出库流量恒定。在此模式下,建立水光互补调峰能力的模型,并考虑了各种约束条件。

目标函数

两个目标,所有本文考虑用多目标优化算法解决之,没有用参考文献的方法。

水电出力的约束

功率平衡约束

其他约束

1.3 多目标遗传算法

多目标优化NSGA-II(非支配排序常见于遗传算法)

📚2 运行结果

🌈3 Matlab代码实现

部分代码:

%% NSGA-II Parameters
MaxIt=70;      % Maximum Number of Iterations
nPop=80;        % Population Size
pCrossover=0.7;                         % Crossover Percentage
nCrossover=2*round(pCrossover*nPop/2);  % Number of Parnets (Offsprings)
pMutation=0.4;                          % Mutation Percentage
nMutation=round(pMutation*nPop);        % Number of Mutants
mu=0.02;                    % Mutation Rate
sigma=0.1*(VarMax-VarMin);  % Mutation Step Size
%% Initialization
empty_individual.Position=[];
empty_individual.Cost=[];
empty_individual.Rank=[];
empty_individual.DominationSet=[];
empty_individual.DominatedCount=[];
empty_individual.CrowdingDistance=[];
pop=repmat(empty_individual,nPop,1);
disp('产生初始可行解...')
for i=1:nPop   
    flag=0;
    while flag==0
        tmp=[];
        for j=1:1:nVar
            tmp = [tmp unifrnd(VarMin(j),VarMax(j),1)];
        end
        flag = test(tmp);     % 检查约束 约束不满足就重新生成解
    end
    pop(i).Position=tmp;
    pop(i).Cost=CostFunction(pop(i).Position);
end
% pause
% Non-Dominated Sorting
[pop, F]=NonDominatedSorting(pop);
% Calculate Crowding Distance
pop=CalcCrowdingDistance(pop,F);
% Sort Population
[pop, F]=SortPopulation(pop);
%% NSGA-II Main Loop
for it=1:MaxIt
    % 交叉
    popc=repmat(empty_individual,nCrossover/2,2);
    for k=1:nCrossover/2
        i1=randi([1 nPop]);
        p1=pop(i1);
        i2=randi([1 nPop]);
        p2=pop(i2);
        [popc(k,1).Position, popc(k,2).Position]=Crossover(p1.Position,p2.Position,VarMin,VarMax);
        if test(popc(k,1).Position)+test(popc(k,2).Position)==2
            popc(k,1).Cost=CostFunction(popc(k,1).Position);
            popc(k,2).Cost=CostFunction(popc(k,2).Position);
        else
            popc(k,1)=p1;
            popc(k,2)=p2;
        end

🎉4 参考文献

部分理论来源于网络,如有侵权请联系删除。


[1]丁航,安源,王颂凯,王浩. 水光互补的短期优化调度[C]//.2016第二届能源,环境与地球科学国际会议论文集.[出版者不详],2016:21-26.

相关文章
|
1天前
|
机器学习/深度学习 数据采集 算法
基于GA遗传优化的CNN-GRU-SAM网络时间序列回归预测算法matlab仿真
本项目基于MATLAB2022a实现时间序列预测,采用CNN-GRU-SAM网络结构。卷积层提取局部特征,GRU层处理长期依赖,自注意力机制捕捉全局特征。完整代码含中文注释和操作视频,运行效果无水印展示。算法通过数据归一化、种群初始化、适应度计算、个体更新等步骤优化网络参数,最终输出预测结果。适用于金融市场、气象预报等领域。
基于GA遗传优化的CNN-GRU-SAM网络时间序列回归预测算法matlab仿真
|
4天前
|
机器学习/深度学习 人工智能 算法
机器学习算法的优化与改进:提升模型性能的策略与方法
机器学习算法的优化与改进:提升模型性能的策略与方法
45 13
机器学习算法的优化与改进:提升模型性能的策略与方法
|
1天前
|
算法
基于龙格库塔算法的锅炉单相受热管建模与matlab数值仿真
本设计基于龙格库塔算法对锅炉单相受热管进行建模与MATLAB数值仿真,简化为喷水减温器和末级过热器组合,考虑均匀传热及静态烟气处理。使用MATLAB2022A版本运行,展示自编与内置四阶龙格库塔法的精度对比及误差分析。模型涉及热传递和流体动力学原理,适用于优化锅炉效率。
|
20小时前
|
算法 数据安全/隐私保护
室内障碍物射线追踪算法matlab模拟仿真
### 简介 本项目展示了室内障碍物射线追踪算法在无线通信中的应用。通过Matlab 2022a实现,包含完整程序运行效果(无水印),支持增加发射点和室内墙壁设置。核心代码配有详细中文注释及操作视频。该算法基于几何光学原理,模拟信号在复杂室内环境中的传播路径与强度,涵盖场景建模、射线发射、传播及接收点场强计算等步骤,为无线网络规划提供重要依据。
|
7天前
|
机器学习/深度学习 算法
基于遗传优化的双BP神经网络金融序列预测算法matlab仿真
本项目基于遗传优化的双BP神经网络实现金融序列预测,使用MATLAB2022A进行仿真。算法通过两个初始学习率不同的BP神经网络(e1, e2)协同工作,结合遗传算法优化,提高预测精度。实验展示了三个算法的误差对比结果,验证了该方法的有效性。
|
6天前
|
算法
基于梯度流的扩散映射卡尔曼滤波算法的信号预处理matlab仿真
本项目基于梯度流的扩散映射卡尔曼滤波算法(GFDMKF),用于信号预处理的MATLAB仿真。通过设置不同噪声大小,测试滤波效果。核心代码实现数据加载、含噪信号生成、扩散映射构建及DMK滤波器应用,并展示含噪与无噪信号及滤波结果的对比图。GFDMKF结合非线性流形学习与经典卡尔曼滤波,提高对非线性高维信号的滤波和跟踪性能。 **主要步骤:** 1. 加载数据并生成含噪测量值。 2. 使用扩散映射捕捉低维流形结构。 3. 应用DMK滤波器进行状态估计。 4. 绘制不同SNR下的轨迹示例。
|
4天前
|
算法 5G
基于MSWA相继加权平均的交通流量分配算法matlab仿真
本项目基于MSWA(Modified Successive Weighted Averaging)相继加权平均算法,对包含6个节点、11个路段和9个OD对的交通网络进行流量分配仿真。通过MATLAB2022A实现,核心代码展示了迭代过程及路径收敛曲线。MSWA算法在经典的SUE模型基础上改进,引入动态权重策略,提高分配结果的稳定性和收敛效率。该项目旨在预测和分析城市路网中的交通流量分布,达到用户均衡状态,确保没有出行者能通过改变路径减少个人旅行成本。仿真结果显示了27条无折返有效路径的流量分配情况。
|
4天前
|
传感器 算法
基于GA遗传优化的WSN网络最优节点部署算法matlab仿真
本项目基于遗传算法(GA)优化无线传感器网络(WSN)的节点部署,旨在通过最少的节点数量实现最大覆盖。使用MATLAB2022A进行仿真,展示了不同初始节点数量(15、25、40)下的优化结果。核心程序实现了最佳解获取、节点部署绘制及适应度变化曲线展示。遗传算法通过初始化、选择、交叉和变异步骤,逐步优化节点位置配置,最终达到最优覆盖率。
|
4天前
|
算法
基于RRT优化算法的机械臂路径规划和避障matlab仿真
本课题基于RRT优化算法实现机械臂路径规划与避障。通过MATLAB2022a进行仿真,先利用RRT算法计算避障路径,再将路径平滑处理,并转换为机械臂的关节角度序列,确保机械臂在复杂环境中无碰撞移动。系统原理包括随机生成树结构探索空间、直线扩展与障碍物检测等步骤,最终实现高效路径规划。
|
13天前
|
机器学习/深度学习 算法
基于改进遗传优化的BP神经网络金融序列预测算法matlab仿真
本项目基于改进遗传优化的BP神经网络进行金融序列预测,使用MATLAB2022A实现。通过对比BP神经网络、遗传优化BP神经网络及改进遗传优化BP神经网络,展示了三者的误差和预测曲线差异。核心程序结合遗传算法(GA)与BP神经网络,利用GA优化BP网络的初始权重和阈值,提高预测精度。GA通过选择、交叉、变异操作迭代优化,防止局部收敛,增强模型对金融市场复杂性和不确定性的适应能力。
146 80