一種面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃改進(jìn)免疫遺傳方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于配電網(wǎng)規(guī)劃技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃 改進(jìn)免疫遺傳方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)二氧化碳排放量持續(xù)增長(zhǎng)，全球氣候變化成為當(dāng)今世界及以后很長(zhǎng)一段時(shí) 間內(nèi)人類所面臨的最嚴(yán)峻的發(fā)展挑戰(zhàn)，因此解決環(huán)境污染問題和實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排已成為國(guó)家 發(fā)展的重要規(guī)劃；傳統(tǒng)汽車在行駛過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體，不僅對(duì)環(huán)境造成巨大壓力， 而且對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。電動(dòng)汽車作為節(jié)能減排的有效措施，其已經(jīng)成為汽車工業(yè)發(fā)展 的新方向，與傳統(tǒng)汽車相比，電動(dòng)汽車具有減少二氧化碳排放、降低火力發(fā)電廠建設(shè)、無(wú)污 染等諸多優(yōu)勢(shì)。
[0003] 隨著電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展，電動(dòng)汽車充電設(shè)施（充電樁和換電站）建設(shè)是電動(dòng)汽車 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和保障，需要提前規(guī)劃和合理布局；但是一方面主要由電力電子元器件構(gòu) 成的電動(dòng)汽車充電設(shè)施，在其運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生多次諧波，從而給電網(wǎng)帶來(lái)了較強(qiáng)的電 能質(zhì)量問題，另一方面電動(dòng)汽車具有電源和負(fù)荷的雙重特性，如果在配電網(wǎng)中接入點(diǎn)不合 理，將對(duì)局部配電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行帶來(lái)電壓、頻率等問題，甚至危及整個(gè)大電網(wǎng)；因此， 面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車選址定容，合理規(guī)劃非常必要。
[0004] 同時(shí)，由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、其本身的潮流、電壓、N-I安全性、可靠性等約束條件 較多，且電動(dòng)汽車的SOC特性、接入的時(shí)間無(wú)規(guī)律等，導(dǎo)致面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃 成為了一個(gè)具有維數(shù)大、約束條件多的多目標(biāo)優(yōu)化問題，若采用常規(guī)的非線性規(guī)劃、啟發(fā)式 算法等優(yōu)化計(jì)算方法求解，將比較耗時(shí)；本發(fā)明專利，提出了一種面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽 車規(guī)劃改進(jìn)免疫遺傳方法，可以高效的計(jì)算面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃的選址定容問 題。
[0005] 再者，隨著電動(dòng)私家車、公交車等電動(dòng)汽車在城市的推廣應(yīng)用，電動(dòng)汽車充換電站 的規(guī)劃、建設(shè)和實(shí)施是保障電動(dòng)汽車應(yīng)用成果的重要基礎(chǔ)，為了解決具有負(fù)荷和電源雙重 特性的電動(dòng)汽車對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響，客觀上要求合理規(guī)劃城市電動(dòng)汽車充換電站 的選址定容。在已有的電動(dòng)汽車充換電站選址定容方法方面，一般考慮電動(dòng)汽車的SOC電 池特性，忽略了電動(dòng)汽車的隨機(jī)性；在以往的免疫遺傳方法方面，主要是從訓(xùn)練遺傳算子， 較少對(duì)考慮變異的特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃改進(jìn)免疫遺傳方法， 旨在解決以往的免疫遺傳方法方面，較少考慮變異特性的問題。
[0007] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃改進(jìn)免疫遺傳方法包 括以下步驟：
[0008] 步驟一，決策變量設(shè)置：
[0009] 決策變量X = {C ;S}由兩部分向量構(gòu)成，所有向量元素的取值為0或1，結(jié)構(gòu)如下 式所示；
[0010] C = {Cn，C12, C21, C22,…，Cnl，CnJ (1)；
[0011] S = (S1, S2, , SJ
[0012] 式中：η為配電系統(tǒng)中所有電動(dòng)汽車充換電站的可行安裝位置數(shù)，m為智能開關(guān)可 行安裝位置數(shù)；C n、ci2(i = 1，2，···，η)分別標(biāo)識(shí)電動(dòng)汽車充換電站的第i個(gè)可行位置是否 裝設(shè)具有儲(chǔ)能的電動(dòng)汽車換電站單元以及具有接受調(diào)度可提供發(fā)電單元的電動(dòng)汽車樁類 型；S i (i = 1，2,…，m)標(biāo)識(shí)智能開關(guān)的第i個(gè)可行位置是否實(shí)際安裝開關(guān)設(shè)備；電動(dòng)汽車 接入電網(wǎng)的類型多于兩種（充換電池和電動(dòng)汽車充電樁），標(biāo)識(shí)類型的二進(jìn)制位數(shù)對(duì)應(yīng)增 加；允許每個(gè)節(jié)點(diǎn)接入多臺(tái)電動(dòng)汽車充換電站，則表示是否裝設(shè)電動(dòng)汽車充換電站的二 進(jìn)制位增加以表示接入的臺(tái)數(shù)；
[0013] 步驟二，初始種群產(chǎn)生：
[0014] 按照式（1)所示隨機(jī)抽樣產(chǎn)生種群抗體中各基因位上的初始值；
[0015]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃改進(jìn)免疫遺傳方法，其特征在于，該面向城市 配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃改進(jìn)免疫遺傳方法包括以下步驟 ： 步驟一，決策變量設(shè)置： 決策變量X= {C;s}由兩部分向量構(gòu)成，所有向量元素的取值為O或1，結(jié)構(gòu)如下式所 示； C = {Cn, C12, C21, C22,..., Cnl, CnJ (1)； S = (S1, S2,, SJ 式中：η為配電系統(tǒng)中所有電動(dòng)汽車充換電站的可行安裝位置數(shù)，m為智能開關(guān)可行安 裝位置數(shù)；Cn、Ci2(i = 1，2，···，η)分別標(biāo)識(shí)電動(dòng)汽車充換電站的第i個(gè)可行位置是否裝 設(shè)具有儲(chǔ)能的電動(dòng)汽車換電站單元以及具有接受調(diào)度可提供發(fā)電單元的電動(dòng)汽車樁類型； Si (i = 1，2, ···，!!!）標(biāo)識(shí)智能開關(guān)的第i個(gè)可行位置是否實(shí)際安裝開關(guān)設(shè)備；，標(biāo)識(shí)類型的 二進(jìn)制位數(shù)對(duì)應(yīng)增加；允許每個(gè)節(jié)點(diǎn)接入多臺(tái)電動(dòng)汽車充換電站，則表示是否裝設(shè)電動(dòng) 汽車充換電站的二進(jìn)制位增加以表示接入的臺(tái)數(shù)； 步驟二，初始種群產(chǎn)生： 按照式（1)所示隨機(jī)抽樣產(chǎn)生種群抗體中各基因位上的初始值；
通過(guò)提高式（2)中P的取值，來(lái)自減少抗體字符串中代表設(shè)備安裝與否的基因位置出 現(xiàn)字符"1"的個(gè)數(shù)，抽樣Cn、Si位置的基因值時(shí)，P取值為0. 9 ;在抽樣C i2取值時(shí)，P取值為 〇. 5 ;初始種群的大小選為100 ; 步驟三，遺傳操作： 如式（3)所示；適應(yīng)度值計(jì)算的矢量距濃度值由親和度與濃度所決定的選擇概率決 定，親和度和濃度計(jì)算公式分別如式（4)和式（5)所示； 考慮濃度與親和度的選擇概率為： P^aP^Q-a)^ (3); 式中：α為調(diào)節(jié)選擇概率的權(quán)重系數(shù)；Pfi與P di分別為由抗體i的親和度與濃度所決 定的選擇概率； 親和度的計(jì)算：設(shè)種群中有N個(gè)抗體，其中抗體i的親和度為fp則Pfi采用正比選擇策 略獲得：
濃度的計(jì)算：當(dāng)采用矢量距表示抗體濃度時(shí)，Pdi計(jì)算如下：
交叉操作采用兩點(diǎn)交叉的形式，交叉概率P。設(shè)置為0.9,在種群變異操作中采用動(dòng)態(tài)變 異率，如式（6)所示； PMg= PMfflin+(PMfflax-PMfflin) Tg (6)； 式中：PMg為第g代種群抗體的變異率，PMmin與PMmax分別為變異率的最小值與最大值； r為收縮因子，分析中取為0. 99 ; 步驟四，免疫遺傳操作： 在改進(jìn)免疫遺傳算法中采用自適應(yīng)疫苗提取機(jī)制；首先，將迭代至當(dāng)前代數(shù)為止所出 現(xiàn)的10個(gè)最優(yōu)抗體提取出來(lái)，形成疫苗庫(kù)，并且在下一次迭代開始之前對(duì)疫苗庫(kù)進(jìn)行更 新；其次，從這10個(gè)最優(yōu)抗體中提取出一個(gè)疫苗抗體，疫苗抗體每個(gè)基因位上的符號(hào)取為 這10個(gè)最優(yōu)抗體中對(duì)應(yīng)基因位上出現(xiàn)概率最大的符號(hào)；按照接種概率匕選取經(jīng)過(guò)遺傳操 作形成的新抗體進(jìn)行疫苗接種，并比較接種前后抗體與抗原的親和度；接種操作能夠提高 抗體的適應(yīng)度則接受接種，反之放棄接種；免疫接種的概率P v= 0. 7 ; 步驟五，疫苗庫(kù)的進(jìn)化： 在使用克隆遺傳算法推進(jìn)疫苗庫(kù)的進(jìn)化過(guò)程中，克隆種群的大小設(shè)置為100,每一個(gè)抗 體的克隆數(shù)量采用式（7)計(jì)算；在基因突變算子中采用固定的變異率Pm= 0. 1 ; 式⑵的含義是：設(shè)初始種群中有η個(gè)抗體，即A(k) = {&1，a2,…，an}，其中抗體i的 親和度記為為Hai),設(shè)定克隆后種群A' (k)的容量為N。，取Nc>n，則在克隆的過(guò)程中，每 個(gè)抗體復(fù)制的數(shù)目Qi如式所示：
其中算子[X]表示不大于X的最大整數(shù)； 步驟六，種群更新： 免疫操作后，用疫苗庫(kù)中親和度最高的5個(gè)抗體替換種群中同數(shù)量的親和度最差個(gè) 體；當(dāng)連續(xù)10代未搜索到更優(yōu)解時(shí)，隨機(jī)生成種群中親和度較差的80%抗體； 步驟七，電動(dòng)汽車充換電站位置的調(diào)整： 在種群進(jìn)化的過(guò)程中，電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)的控制裝置與電動(dòng)汽車充換電站的選型與選 址是隨機(jī)的，改進(jìn)免疫遺傳算法在進(jìn)行配電網(wǎng)的可靠性計(jì)算的過(guò)程中對(duì)電動(dòng)汽車充換電站 的最終位置采取了動(dòng)態(tài)調(diào)整的策略； 步驟八，終止條件： 算法采用達(dá)到固定遺傳代數(shù)200代作為算法終止條件。
2.如權(quán)利要求1所述的面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃改進(jìn)免疫遺傳方法，其特征在 于，該面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃改進(jìn)免疫遺傳方法的步驟如下： 針對(duì)每一個(gè)抗體的開關(guān)配置情況劃定電動(dòng)汽車充換電站的形成范圍； 確定電動(dòng)汽車充換電站接入的可行節(jié)點(diǎn)； 根據(jù)抗體中電動(dòng)汽車充換電站的配置情況確定是否位于配電網(wǎng)的外部； 將電動(dòng)汽車充換電站隨機(jī)調(diào)整至可行節(jié)點(diǎn)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃改進(jìn)免疫遺傳方法，該面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃改進(jìn)免疫遺傳方法包括以下步驟：決策變量設(shè)置；初始種群產(chǎn)生；遺傳操作；免疫遺傳操作；疫苗庫(kù)的進(jìn)化；種群更新；電動(dòng)汽車充換電站位置的調(diào)整；終止條件。本發(fā)明采用達(dá)到固定遺傳代數(shù)200代作為算法終止條件，可以有效提高面向城市配電網(wǎng)的電動(dòng)汽車規(guī)劃計(jì)算速度，達(dá)到快速收斂。
【IPC分類】G06Q10-04, G06Q50-06
【公開號(hào)】CN104636825
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510038714
【發(fā)明人】王旭東, 王守相, 葛磊蛟, 蔣菱, 李國(guó)棟, 王崢, 劉濤, 張東, 霍現(xiàn)旭, 王天昊
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)天津市電力公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日