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改进鲸鱼算法求解微电网运行规划问题

改进鲸鱼算法求解微电网运行规划问题

作者：刘奕兴昆明理工大学

学位级别：硕士

随着能源需求的增长和对环境的担忧,全球对可再生能源的关注度不断提高。可再生能源的不断开发,加上分布式能源发电技术的成熟和成本下降,促进了微电网的发展。微电网是一种由多个分布式能源设备和能源储存设备组成的小型电网系统,它既... 详细信息

随着能源需求的增长和对环境的担忧,全球对可再生能源的关注度不断提高。可再生能源的不断开发,加上分布式能源发电技术的成熟和成本下降,促进了微电网的发展。微电网是一种由多个分布式能源设备和能源储存设备组成的小型电网系统,它既可以独立运行,也可以与主电网单向连接或相互连接,能够为一个小型社区、建筑物或企业提供可靠、安全、经济和环保的能源供应。微电网已经成为解决能源供应问题和推进能源转型的重要手段。因此,微电网的运行规划是确保微电网中各分布式电源安全高效输出和电力系统稳定运行的关键之一。微电网运行规划是指针对微电网系统的特点和需求,制定出系统运行的具体方案和策略。本文围绕微电网在并网运行和离网运行两种模式下的运行规划问题以及解决相关问题的求解方法展开研究。主要工作如下:(1)根据微电网中风力发电、光伏发电、蓄电池组、柴油发电和燃料电池的运行特性,得到各分布式能源发电的数学模型以及微电网安全运行条件下需要满足的约束条件。在此基础上,将微电网中各发电设备运行维护成本、燃料使用成本、微电网与主电网的交互成本和污染物排放成本之和作为综合成本,以最小化综合成本为优化目标,建立并网型与离网型微电网运行规划模型。(2)微电网的运行规划问题受多种因素影响,包含多个变量和约束条件,构成了一个具有挑战性的非线性优化问题。传统的优化方法在优化过程中受复杂计算带来的影响,效果不明显。因此,利用元启发式算法求解复杂非线性优化问题能有效提高求解精度,如鲸鱼算法等。鲸鱼算法具有全局搜索能力强、收敛速度快和不易受初始参数影响的优点,在处理高维问题时表现良好。本文在原始鲸鱼算法的基础上基于自适应惯性权重和Levy飞行轨迹提出一种改进的鲸鱼算法,进一步增强鲸鱼算法全局搜索能力,提高求解精度,并设计对比实验以验证改进鲸鱼算法的有效性。(3)考虑到一年四季气候环境的差异影响可再生能源出力和负荷需求,本文以春夏秋冬四季中各自的典型日为代表,分析了四个季节微电网的运行差异,以便更有针对性地制定微电网的运行方案。最后,采用改进鲸鱼算法对模型进行求解,并通过实例仿真求解得到四个季节的并网型与离网型微电网运行规划结果。经过对比验证,在使用微电网春季典型日的数据测试本文优化目标时,相比其他几种对比算法,改进鲸鱼算法求解的微电网实际总成本降低了至少15%,至多29%。此外,求解得到的四季典型日并网型与离网型微电网的运行方案平衡了可靠性和环保性,能够保证微电网安全稳定运行。

关键词：微电网运行规划非线性优化自适应 Levy轨迹改进鲸鱼算法

基于改进鲸鱼算法的电流互感器J-A模型磁滞参数识别

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中国电力 2022年第2期55卷 190-199页

作者：李宜伦张异殊宋光国网辽宁省电力有限公司丹东供电公司辽宁丹东118000

基于J-A磁滞模型模拟电流互感器铁芯磁滞特性的关键是模型参数的精准快速识别。针对现有J-A模型参数提取时输入输出均不易测量和提取方法收敛速度慢、精度低等问题,提出了一种基于改进鲸鱼算法的ψ-i J-A磁滞模型的参数提取方法。该模... 详细信息

基于J-A磁滞模型模拟电流互感器铁芯磁滞特性的关键是模型参数的精准快速识别。针对现有J-A模型参数提取时输入输出均不易测量和提取方法收敛速度慢、精度低等问题,提出了一种基于改进鲸鱼算法的ψ-i J-A磁滞模型的参数提取方法。该模型以磁链和电流为基础,而不是以磁通密度和磁场为基础。采用加入自适应权重值调整和搜索策略的改进鲸鱼算法对参数进行提取。用所提方法和粒子群算法、鲸鱼算法分别识别P型电流互感器和PR型电流互感器的磁滞曲线,对比可得改进鲸鱼算法精度更高、迭代次数更少,验证了所提方法的高效性。

关键词：电流互感器改进J-A模型磁滞曲线改进鲸鱼算法参数识别

融合改进鲸鱼算法解缠的梧州市地面沉降InSAR监测

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遥感信息 2024年第1期39卷 52-58页

作者：赵凤阳周吕魏玉业桂林理工大学土木与测绘工程系南宁530001 桂林理工大学测绘地理信息学院广西桂林541004

针对基于InSAR地面沉降研究中干涉图解缠易陷入局部最优及地面沉降影响因子较多且复杂的情况,提出了一种结合全局鲸鱼算法寻优的InSAR解缠方法并以广西壮族自治区梧州市为研究区,构建人类扰动指数,探索其2018—2023年地面沉降状况及分... 详细信息

针对基于InSAR地面沉降研究中干涉图解缠易陷入局部最优及地面沉降影响因子较多且复杂的情况,提出了一种结合全局鲸鱼算法寻优的InSAR解缠方法并以广西壮族自治区梧州市为研究区,构建人类扰动指数,探索其2018—2023年地面沉降状况及分析其驱动力因子。结果表明,改进鲸鱼优化算法从全局角度寻找枝切线最短路径,有效避免了陷入局部最优的问题。基于上述解缠方法获取了2018—2023年研究区地面沉降状况,并选取两个特征区域探究影响地面沉降的驱动力因子。经相关性分析,研究区地面沉降与城市扩张及重要交通枢纽建设密切相关,两个特征区域地面沉降速率与梧州市区建设用地面积的拟合优度R 2分别为0.9386和0.9842。本文研究结果可以为研究区城市规划建设及应急防灾提供决策支持。

关键词：地面沉降 SBAS-InSAR 人类扰动指数驱动力分析改进鲸鱼算法

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基于改进鲸鱼算法的储能系统优化配置研究

浙江电力 2021年第3期40卷 113-120页

作者：杨晓雷徐建元陶欢刘景霍然张涛李逸鸿国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司浙江嘉兴314033 嘉兴协鑫环保热电有限公司浙江嘉兴314000 三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002 新能源微电网湖北省协同创新中心(三峡大学) 湖北宜昌443002

在含大规模风电的配电网中增设储能系统能够降低风电出力波动带来的不利影响。针对储能系统在电网中安装地址及容量优化的问题,以有功网损、电压偏差及总投资成本最小为目标,建立了储能系统多目标优化配置模型。为克服鲸鱼算法求解高维... 详细信息

在含大规模风电的配电网中增设储能系统能够降低风电出力波动带来的不利影响。针对储能系统在电网中安装地址及容量优化的问题,以有功网损、电压偏差及总投资成本最小为目标,建立了储能系统多目标优化配置模型。为克服鲸鱼算法求解高维多目标优化问题时易陷入局部最优的问题,引入立方混沌映射、混合蛙跳个体交流机制以及综合满意度评价机制对基本鲸鱼算法进行改进。以IEEE 33节点系统为算例,采用改进的鲸鱼算法对储能优化配置模型求解,仿真结果表明,所提模型能有效对储能系统进行选址定容,提高系统经济性和安全性,同时验证了改进鲸鱼算法的准确性和有效性。

关键词：主动配电网分布式风电储能系统优化配置改进鲸鱼算法

基于改进鲸鱼算法优化神经网络的GPS高程拟合方法

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大地测量与地球动力学 2024年第2期44卷 122-127页

作者：钱建国徐志文赵玉国郭洁王志强赵金来辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000 国能宝日希勒能源有限公司内蒙古自治区呼伦贝尔021599 扎赉诺尔煤业有限责任公司内蒙古自治区呼伦贝尔市021410

采取混沌映射和自适应惯性权重结合的策略对标准鲸鱼算法进行改进,从而提高算法的全局寻优能力和收敛速度,并针对BP神经网络的劣势,利用改进鲸鱼算法对BP神经网络进行优化处理。在此基础上建立改进鲸鱼算法优化BP神经网络的GPS高程异常... 详细信息

采取混沌映射和自适应惯性权重结合的策略对标准鲸鱼算法进行改进,从而提高算法的全局寻优能力和收敛速度,并针对BP神经网络的劣势,利用改进鲸鱼算法对BP神经网络进行优化处理。在此基础上建立改进鲸鱼算法优化BP神经网络的GPS高程异常拟合预测模型,并通过两组不同地形特征工程中的GPS数据对模型进行验证。结果表明,利用改进鲸鱼算法优化的BP模型进行GPS高程拟合时可取得更高的精度和稳定性。

关键词：改进鲸鱼算法混沌映射自适应惯性权重高程拟合 BP神经网络

基于混杂模型和改进鲸鱼算法的升压电路故障检测方法

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探测与控制学报 2024年

作者：安海洋郭开心王亚斌北京理工大学机电学院

针对现有引信电子安全系统检测系统难以将故障精确定位到元器件，以及现有电压变换电路故障检测方式难以直接应用在引信电子安全系统中的问题，提出了一种基于混杂系统建模结合改进鲸鱼算法的反激式升压电路故障检测方法。根据引信电子... 详细信息

针对现有引信电子安全系统检测系统难以将故障精确定位到元器件，以及现有电压变换电路故障检测方式难以直接应用在引信电子安全系统中的问题，提出了一种基于混杂系统建模结合改进鲸鱼算法的反激式升压电路故障检测方法。根据引信电子安全系统中升压电路模型建立混杂系统模型，采集电路中的电学状态量，利用改进鲸鱼算法辨识元器件故障特征参数，定位故障元器件。利用仿真实验验证了混杂模型的准确性和稳定性，进一步设计仿真实验验证了该方法的有效性，在元器件发生故障时对故障特征参数的辨识误差均能在10%以内。

关键词：混杂系统模型反激式电路故障检测改进鲸鱼算法

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基于改进鲸鱼算法的PMSM双预测控制

电力电子技术 2023年第9期57卷 25-29,45页

作者：屠乃威张峻玮阎馨侯利民辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105

针对传统永磁同步电机(PMSM)模型预测速度控制(MPSC)中权重因子不能有效整定的问题,提出一种基于改进鲸鱼优化算法(WOA)的权重因子自整定方法,避免了繁琐的参数调整过程。将电机转速误差的绝对值和控制量平方项加权积分作为优化目标,通... 详细信息

针对传统永磁同步电机(PMSM)模型预测速度控制(MPSC)中权重因子不能有效整定的问题,提出一种基于改进鲸鱼优化算法(WOA)的权重因子自整定方法,避免了繁琐的参数调整过程。将电机转速误差的绝对值和控制量平方项加权积分作为优化目标,通过迭代寻优获得优化权重因子。并且由于电流环采用传统比例积分(PI)控制会使电流控制存在动态响应时间过长、抗负载能力较差等缺陷,因此在改进MPSC基础上再将带有反馈补偿环节的改进型无差拍预测控制(DPCC)应用到电流环,从而形成PMSM双预测控制。实验结果表明所提控制方案是有效的,能够实现对电机转速的精准控制和电机电流快速平稳跟踪,提高了系统鲁棒性。

关键词：永磁同步电机改进鲸鱼算法双预测控制权重因子

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基于改进鲸鱼算法的并网型微网能量管理

科学技术与工程 2020年第15期20卷 6087-6093页

作者：谢姿张惠娟刘琪李玲玲河北工业大学省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室天津300130

为解决并网型风/光/柴/储微电网的能量管理问题,以经济性和环保性为目标函数,考虑各发电设备安全稳定运行作为约束条件,构建并网型微网容量优化配置模型;采用差分排序和差分变异的优化策略且引入Lévy飞行轨迹的机制来改善标准鲸鱼算法(... 详细信息

为解决并网型风/光/柴/储微电网的能量管理问题,以经济性和环保性为目标函数,考虑各发电设备安全稳定运行作为约束条件,构建并网型微网容量优化配置模型;采用差分排序和差分变异的优化策略且引入Lévy飞行轨迹的机制来改善标准鲸鱼算法(whale optimization algorthm,WOA)的收敛精度和收敛速度;基于所提的风-光-储-网-柴的调度策略,采用改进鲸鱼算法求解配置模型。挑选某地一年四季4个典型日进行案例分析。结果表明:本文所提出的调度策略和配置模型具有合理性;改进的WOA算法能够有效地解决微网能量管理问题,在全局搜索和寻优能力方面具有优势。

关键词：并网型微网容量优化配置变异算子 Lévy飞行改进鲸鱼算法

运用改进鲸鱼算法优化纯电动汽车再生制动模糊控制策略

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现代制造工程 2024年第11期 96-102,130页

作者：李华鑫陈芳芳徐天奇程三榜毛一胜云南民族大学电气信息工程学院昆明650504 云南民族大学云南省无人自主系统重点实验室昆明650504 华电重庆新能源有限公司重庆404600

为了提高纯电动汽车再生制动能量回收效率,同时保证车辆制动效果,提出了运用改进鲸鱼算法优化纯电动汽车再生制动模糊控制策略。引入电池荷电状态(State of Charge,SOC)、车速和制动强度作为模糊控制输入,以再生制动比例系数K作为输出,... 详细信息

为了提高纯电动汽车再生制动能量回收效率,同时保证车辆制动效果,提出了运用改进鲸鱼算法优化纯电动汽车再生制动模糊控制策略。引入电池荷电状态(State of Charge,SOC)、车速和制动强度作为模糊控制输入,以再生制动比例系数K作为输出,利用改进鲸鱼算法优化控制参数,从而提高前轴电机制动力占比。同时,改进鲸鱼算法的自适应权重避免了算法迭代过程中陷入局部最优。通过仿真分析验证了在NEDC工况下,优化后的模糊控制策略相比优化前和传统控制策略在提高能量回收效果的同时,也满足了制动的有效性。

关键词：纯电动汽车再生制动模糊控制改进鲸鱼算法