基于IEEE33的主动配电网优化探索

基于IEEE33的主动配电网优化。采用IEEE33节点配电网进行仿真，搭建了含风光，储能，柴油发电机和燃气轮机的配电网经济调度模型。以总的运行成本最小为目标，考虑了储能以及潮流等约束，采用粒子群算法对模型进行求解，得到了各个分布式电源的运行计划。

在能源转型的大背景下，主动配电网的优化成为了电力领域的热门话题。今天咱就唠唠基于IEEE33的主动配电网优化那些事儿。

咱采用IEEE33节点配电网来搞仿真，这个模型可不简单，搭建起来的可是包含了风光发电、储能装置、柴油发电机以及燃气轮机的配电网经济调度模型。为啥选这个IEEE33节点呢，它具有一定的典型性和代表性，能很好地模拟实际配电网中的各种特性和场景。

目标设定：追求总成本最小

咱定的目标很明确，就是要让总的运行成本最小。这成本里涵盖了各个分布式电源的发电成本、储能装置的充放电成本等等。为了实现这个目标，就得好好琢磨琢磨各个环节的运作。

约束条件：储能与潮流的限制

这里面的约束条件可不能忽视，尤其是储能和潮流相关的。比如说储能，它的充放电功率是有上限的，而且电池的容量也有限制，不能无节制地充电或者放电。这在代码里就得体现出来。

# 假设储能充放电功率限制 P_charge_max = 100 # 最大充电功率 P_discharge_max = 100 # 最大放电功率 # 假设初始储能电量 E_0 = 500 # 初始电量 # 储能电量上下限 E_min = 100 E_max = 800 # 计算某一时刻储能电量 def calculate_storage_energy(t, P_charge, P_discharge, E_previous): if P_charge > P_charge_max: P_charge = P_charge_max if P_discharge > P_discharge_max: P_discharge = P_discharge_max E_current = E_previous + P_charge - P_discharge if E_current < E_min: E_current = E_min if E_current > E_max: E_current = E_max return E_current

上面这段代码简单模拟了储能在某一时刻电量的计算，考虑了充放电功率限制以及电量上下限。

潮流约束就更复杂点了，它要保证各个节点的电压在允许范围内，线路的传输功率也不能超过限额。这是为了确保整个配电网安全稳定地运行。

求解模型：粒子群算法登场

为了求解这个复杂的模型，咱选用了粒子群算法。粒子群算法是一种智能优化算法，它模拟鸟群觅食的行为。每个粒子就好比一只鸟，在解空间里飞来飞去寻找最优解。

import numpy as np # 粒子群算法参数设置 n_particles = 50 # 粒子数量 n_iterations = 100 # 迭代次数 c1 = 1.5 # 学习因子1 c2 = 1.5 # 学习因子2 w = 0.7 # 惯性权重 # 初始化粒子位置和速度 positions = np.random.rand(n_particles, num_variables) velocities = np.random.rand(n_particles, num_variables) # 个体最优位置和适应度 pbest_positions = positions.copy() pbest_fitness = np.array([objective_function(pos) for pos in positions]) # 全局最优位置和适应度 gbest_index = np.argmin(pbest_fitness) gbest_position = pbest_positions[gbest_index] gbest_fitness = pbest_fitness[gbest_index] for i in range(n_iterations): r1 = np.random.rand(n_particles, num_variables) r2 = np.random.rand(n_particles, num_variables) velocities = w * velocities + c1 * r1 * (pbest_positions - positions) + c2 * r2 * (gbest_position - positions) positions = positions + velocities fitness = np.array([objective_function(pos) for pos in positions]) improved_indices = fitness < pbest_fitness pbest_positions[improved_indices] = positions[improved_indices] pbest_fitness[improved_indices] = fitness[improved_indices] current_best_index = np.argmin(pbest_fitness) if pbest_fitness[current_best_index] < gbest_fitness: gbest_position = pbest_positions[current_best_index] gbest_fitness = pbest_fitness[current_best_index]

这里简单写了粒子群算法的一个框架，通过不断迭代更新粒子的位置和速度，去寻找最优解。