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专利号: 2020115978258
申请人: 苏州科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.微电网领导‑跟随快速一致性多目标调度隐私保护方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)、建立含反馈增益的快速一致性算法:

采用有向强连通图G表示微电网中发电机和柔性负荷节点间的通信关系,邻接矩阵A=(apq)n×n用来描述节点p和q之间的通信关系,其中n表示节点数,当节点p能够获取节点q的状态信息时,apq=1;当节点p无法获取节点q的信息或当p=q时,apq=0;

定义节点p的邻居集合为Np;有向强连通图G的入度矩阵为D=diag(dpp),其中建立用于微电网经济调度的快速一致性模型如下:式中,λp(t+1)和λq(t)分别第p和q个智能体节点的状态,t+1和t为迭代序列,mpq为行随机矩阵的第(p,q)个元素;

为了提高收敛速度,基于公式(1)建立含反馈增益的快速一致性模型如下:式中:kp为智能体节点p的反馈增益,kp>0,p=1,2,…,n,np为智能体节点p的邻居智能体数量,也即智能体节点p的入度,有np=dpp;

(2)、建立综合环境与经济的多目标模型:

考虑经济和环境两个因素,以最小化微电网的运行成本和污染物排放量为综合总目标,首先建立环境调度模型如下:~ ~ ~

其中,α ,β ,γ 为发电机组的排放系数;PG为发电机组的输出功率;e(PG)为发电机组的污染气体排放量;

再建立含柔性负荷的经济调度目标方程为:

min∑FB(PB)+∑FG(PG)‑∑FD(PD),其中:

其中,FB、FG、FD的定义分别为储能蓄电池成本、传统燃料发电机的有功发电成本和柔性负荷的用电效益,α,β,γ和ζ分别为发电和储能单元的成本参数;a,b,c为柔性负荷用电效益的参数;PD和PB为柔性负荷和储能的功率;

为了同时处理环境与经济两个目标,将多目标问题转化为单目标问题,兼顾到功率平衡,建立多目标模型如下:其中ΔP=∑PD‑∑PG‑PREG+Pd+PB表示系统有功功率差,PREG表示可再生能源机组功率;Pd表示系统纯负荷总功率;ω1、ω2为线性加权因子;

(3)、对步骤(2)得到的多目标模型进行转化,以得到领导‑跟随快速一致性的调度模型:利用拉格朗日乘子法将公式(7)转化为如下无约束问题,得到调度模型为:其中,λ表示拉格朗日乘子;

对公式(8)中变量PD、PG、PB和λ分别求偏导,可得调度模型最优解为:(4)、对领导‑跟随快速一致性的调度模型中的一致性变量进行加噪:为了提高初值的隐私保护度,对于初次迭代添加的噪声引入一个连续的加密函数Fpq(zpq),其中设节点q是强连通图G中节点p的出度邻居节点;

设每个加密函数Fpq(zpq)仅可以被相邻节点p和q获知,同时每个节点针对所有(p,q)随机产生zpq作为加密函数的参数,令 表示通过加密函数融合的噪声,即得:其中, 只在第一次迭代即t=1时计算一次;

νp(0)表示t=0时加入的噪声;

νp(t)表示所有次迭代,即t>=0,包含t=0的νp(0)加入的噪声,且νp(t)在每次迭代中都服从相同的独立分布,但每次取值是随机的;

一致性变量的加噪函数可用下式表示:

t‑1

其中,μ为常数且0<μ<1,t为迭代次数,μ 为μ的t‑1次幂级数,θp(t)是由节点p在第t次迭代加入的噪声,其绝对值上限是随着t指数衰减的;

设在迭代第t次时,节点p将加噪后的一致性变量 广播给邻居节点,根据步骤(1)中的公式(2)且考虑到系统功率平衡,采用领导‑跟随快速一致性算法更新节点p的一致性状态为:式中,为功率平衡调节系数; 表示节点p加噪的一致性状态; 为节点p的邻居节点q加噪后的一致性变量;

根据一致性变量与功率的公式(3)、(4)、(5)、(6)和(9),以及考虑到实际微电网中发电机、柔性负荷和储能蓄电池的有功功率上下限约束,建立节点真实功率更新规则如下:其中,PG,max/min为发电机的出力上下限,PD,max/min为柔性负荷的出力上下限,PB,max/min为储能蓄电池功率的上下限;

(5)、通过向节点加入随机数值,提高领导‑跟随快速一致性调度模型的隐私性,过程如下:(5.1)初始化:

由节点参数计算Pp(0)和λp(0),领导节点还需根据各节点加入总和为零的随机数功率计算全局ΔP(t);

2

节点广播加密函数的参数zpq,并计算加密函数Fpq(zpq),节点从均值为0、方差为σ的均匀分布 中随机生成νp(0),其中σ>0,并且θp(0)=νp(0),继而根据公式(10)计算得到 同时节点计算 并将加噪的一致性变量 广播给邻居节点;

(5.2)迭代:

如果|ΔP(t)|≥0.001或 每个节点根据公式(12)、(13)、(14)、(15)更新自己的 和Pp(t),领导节点还需根据各节点加入总和为零的随机数功率计算全局ΔP(t);

每个节点的νp(t)从 中随机生成,并更新噪声

然后节点将此噪声添加到一致性变量λp(t)中,再把加噪后的一致性变量即广播给邻居节点;

(5.3)输出 Pp(t),ΔP(t),完成加入随机数值。

2.根据权利要求1所述的微电网领导‑跟随快速一致性多目标调度隐私保护方法,其特征在于:步骤(2)中,结合经济调度涉及的储能蓄电池成本、传统燃料发电机的有功发电成本和柔性负荷的用电效益,得到柔性负荷的经济调度目标方程。

3.根据权利要求1所述的微电网领导‑跟随快速一致性多目标调度隐私保护方法,其特征在于:步骤(2)中,采用线性加权法将多目标问题转化为单目标问题,令ω1+ω2=1且0<ω1,ω2<1。

4.根据权利要求1所述的微电网领导‑跟随快速一致性多目标调度隐私保护方法,其特征在于:步骤(4)中,在所有迭代中,所有节点的θp(t)的和会收敛至零,且所有θp(t)的绝对值和是有界的,即 H为常数,由此保证系统一致性变量收敛且求解终值的最优性。