【重磅】“一招”解决智能算法中不满足“预期”的问题【以微电网优化调度为例】

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简介: 摘要(Markdown格式):在对微电网优化调度的模型复现中,发现智能算法(如改进粒子群优化)得出的结果有时不符合预期。例如,电网在低电价时段未满负荷购电,而高电价设备出力未相应降低,可能由于算法陷入局部最优或约束条件设置不当。为解决此问题,采用了梯级罚函数方法改进代码,以更好地满足预期的逻辑关系和优化目标。更新后的程序结果显示设备出力和电价成本的关系更符合预期,降低了运行成本。详细分析和改进后的程序结果图表可见相关链接。

1主要内容

之前完整复现了微电网优化调度的模型,具体链接为:【完全复现】基于改进粒子群算法的微电网多目标优化调度,这是一个并不复杂的模型,甚至不借助智能算法,我们也能大致分析出电网、柴油发电机、微型燃气轮机等主体的出力情况,在分析过程中会发现,有时候算法优化出来的结果并不满足我们的“预期”,举个例子,通过下图的优化结果来进一步分析。


上图是模型所有设备出力情况以及负荷曲线,下图是电网交互功率、DE和MT功率以及折算后的电价成本,通过运行结果能够看出,不同电价成本下设备主体出力满足一定的规律性,如电网购电电价低的时刻,从电网购电功率要高一些,DE电价高的时刻(11:00~13:00)DE电价成本偏高,这时候出力有所下降。

但是,仔细观察就会发现,模型优化结果的细节经不住推敲,如电网购电价格低的时候为什么不让其满发,这样才能实现最佳效益?同样的道理,换算电价低的设备出力大、电价高的设备出力小才能满足最低目标——运行成本和环境保护成本最低的要求。

这个问题是什么原因导致的?

  1. 智能算法容易“陷入”局部最优,无法跳出局优就容易形成上述问题。在智能算法优化过程中,其很难得到精确解,但是随着种群数量和迭代次数的增大,可以无限接近最优解。
  2. 智能算法中约束条件的设置也很关键,约束条件设置不合理也会出现上述问题,当多重约束导致模型可行域“畸形”甚至难以寻找可行解的时候,程序会根据罚函数的比重选择性的找到次优解,就会导致最终结果不及“预期”。


这个问题怎么解决?

根据程序调试的经验看,这种问题可以通过梯级罚函数的方式来解决,根据需要捋清预期下的逻辑关系,通过设置分级的罚函数系数和条件,来实现更佳的求解功能。

通过梯级罚函数方式对上述问题代码进行改进,于是得到如下结果。

2程序结果


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