一种考虑综合因素指标的制氢加氢站布点优化方法

技术特征：
1.一种考虑综合因素指标的制氢加氢站布点优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：引入多节点配电网模型，分别构建节点电压偏差指标、有功功率裕度水平指标、有功网损指标、交通流量指标、制氢加氢站服务范围指标、用户满意度指标；步骤2：分别构建有功功率上限约束、机组爬坡速率约束、节点电压约束、功率平衡方程约束、燃料电池汽车充氢数量及总需求约束、制氢加氢站数量约束、制氢加氢站服务范围约束、制氢加氢站重合度约束；步骤3：根据步骤1所述的节点电压偏差指标、有功功率裕度水平指标、有功网损指标、交通流量指标、制氢加氢站服务范围指标、用户满意度指标构建制氢加氢站布点优化目标，将有功功率上限约束、机组爬坡速率约束、节点电压约束、功率平衡方程约束、燃料电池汽车充氢数量及总需求约束、制氢加氢站数量约束、制氢加氢站服务范围约束、制氢加氢站重合度约束作为制氢加氢站布点优化目标的约束条件，通过樽海鞘群优化算法优化求解得到多节点配电网模型中制氢加氢站优化接入节点。2.根据权利要求1所述的考虑综合因素指标的制氢加氢站布点优化方法，其特征在于，步骤1所述节点电压偏差指标，定义为：其中，s1为节点电压偏差指标；s
1-a
为电压波动水平指标；n为配电网节点数；t∈t，t为制氢时间内t时刻，t为制氢总时长；u
bus-i,t
为节点i在t时刻的节点电压偏差；u
bus-i,t,min
为节点i在t时刻额定电压偏差的最小值；u
bus-i,t,max
为节点i在t时刻额定电压偏差的最大值；u
n
为额定电压；为节点i在计算时段内电压波动水平的均值；步骤1所述有功功率裕度水平指标，定义为：其中，s2为有功功率裕度水平指标；s
2-a
为考虑功率波动和最大功率偏差对目标函数的影响系数；k∈k，k为与节点i相连的第k条交流线，k为与节点i相连的交流线总数；p
fcv，t
为在t时刻与节点i相连的交流线的平均功率；p
k，t
为在t时刻与节点i相连的线路k的有功功率水平；a为功率波动在影响系数中的权重；b为最大功率偏差在影响系数中的权重；p
k-max
为与节点i相连的线路k的传输功率上限；步骤1所述有功网损指标，定义为：
其中，s3为有功网损指标；g
ij
为节点i和节点j间的支路的电导；u
i
为节点i的电压幅值；u
j
为节点j的电压幅值；n
l
∈n
l
，n
l
为多节点配电网模型中第n
l
条输电线路，n
l
为多节点配电网模型中输电线路数量；θ
i
为节点i电压的相角，θ
j
为节点j电压的相角；步骤1所述交通流量指标，定义为：其中，s4为交通流量指标；f
u
为线路起点u的车辆权重系数；f
v
为线路终点v的车辆权重系数；l∈l，l为多节点交通网模型中第l条交通路径，l为多节点交通网模型中交通路径数量；d
uv_l
为交通路网中线路起点u，终点v的路径长度；n
_jt
为路网总节点；步骤1所述制氢加氢站服务范围指标，定义为：其中，s5为制氢加氢站服务范围指标，m∈m，m为第m个制氢加氢站，m为制氢加氢站总数量；s
m_cs
表示第m个制氢加氢站对用户的吸引力，p
hprs_m
表示第m个制氢加氢站的功率，λ
q
表示路网节点q的其他因素影响权重，d
hprs_l
表示燃料电池汽车到达制氢加氢站路径l的长度，e
fcv
表示单位距离的耗氢量，p
fcv
代表制氢加氢站氢价；步骤1所述用户满意度指标，定义为：其中，s6为用户满意度指标；s
_num
为制氢加氢站的数量对于用户满意度的影响；为数量因素在用户满意度中的权重；s
_ljd
为邻近度对于用户满意度的影响；n
m_o
∈n
m_o
，n
m_o
为第m个制氢加氢站服务范围包含的第o个节点，n
m_o
为第m个制氢加氢站服务范围包含总节点；k
b_m
∈k
b_m
，k
b_m
为与第m个制氢加氢站相连的第b条路径，k
j_m
为与第m个制氢加氢站相连路径总数；l
b_m
为与第m个制氢加氢站相连的第b条路径d的长度；l
n_jt
表示路网中总的路径长度；n
ev_u
表示路网节点u的车辆数；n
ev
表示交通路网总车辆数。3.根据权利要求1所述的考虑综合因素指标的制氢加氢站布点优化方法，其特征在于，步骤2所述有功功率上限约束，定义为：式中，p
ij，t
为线路l
ij
在t时刻的有功功率；p
ijmax
为线路l
ij
在t时刻的有功功率上限；
步骤2所述机组爬坡速率约束，定义为：式中，p
xgr
为机组x有功出力单位时间变化上限；-p
xgr
为机组x有功出力单位时间变化下限；为机组x在t时刻的有功功率；为机组x在t-1时刻的有功功率；步骤2所述节点电压约束，定义为：u
bus-i,t,min
≤u
bus-i,t
≤u
bus-i,t,max
式中，u
bus-i,t
为节点i在t时刻的节点电压偏差；u
bus-i,t,min
为节点i在t时刻额定电压偏差的最小值；u
bus-i,t,max
为节点i在t时刻额定电压偏差的最大值；步骤2所述功率平衡方程约束，定义为：式中，p
i
为节点i处输入的有功功率；q
i
为节点i处输入的无功功率；p
li
为节点i处负荷的有功功率；q
li
为节点i处负荷的无功功率；g
ij
为支路的电导；b
ij
为支路的电纳；u
i
节点i的节点电压；u
j
为节点j的节点电压；p
dgi
为注入节点i的有功功率；q
dgi
注入节点i的无功功率；θ
ij
为电压的相角差；步骤2所述燃料电池汽车充氢数量及总需求约束，定义为：式中，n
fcv_m
为第m个制氢加氢站中燃料电池汽车的充氢数量；n
hprs_m
为第m个制氢加氢站的允许充氢台数；v为制氢加氢站内储氢罐的数量；s
cqg
为储氢罐的容量；s
fcv
为燃料电池汽车的容量；步骤2所述制氢加氢站数量约束，定义为：n
q_hprs
＝1式中，n
q_hprs
为路网节点q处制氢加氢站的数量，在规划过程中，每个路网节点只能建设一座制氢加氢站；步骤2所述制氢加氢站服务范围约束，定义为：2≤n
hprs_m
≤10式中，n
hprs_m
为第m个制氢加氢站的影响范围包含节点数；步骤2所述制氢加氢站重合度约束，定义为：m≠s,|n
hprs_m
|≠0式中：n
hprs_m
为第m个制氢加氢站的影响范围包含节点数；n
hprs_s
为第s个制氢加氢站的影响范围包含节点数，即制氢加氢站服务范围；ξ表示两个制氢加氢站服务范围内相同的节点数，即重合度。4.根据权利要求1所述的考虑综合因素指标的制氢加氢站布点优化方法，其特征在于，步骤3所述制氢加氢站布点优化目标，定义为：
式中：s为制氢加氢站在制氢时间段的优化布点综合指标；k1为母线节点电压偏差量在综合指标里的比例系数；k2为交流线有功功率裕度水平在综合指标里的比例系数；k3为全网的网损水平在综合指标里的比例系数；k4为交通流量在综合指标里的比例系数；k5为制氢加氢站服务范围在综合指标里的比例系数；k6为用户满意度在综合指标里的比例系数；s1为母线节点电压偏差量；s2为交流线有功功率裕度水平；s3为全网的网损水平；s4为交通流量；s5为制氢加氢站服务范围；s6为用户满意度；步骤3所述通过樽海鞘群优化算法优化求解得到多节点配电网模型中制氢加氢站优化接入节点，具体为：步骤3.1，输入制氢加氢站优化数量及寻优策略个数在初始阶段输入h个寻优策略，即搜索个体；同时输入单个寻优策略内对应制氢加氢站数量r,生成h
×
r的欧式空间如下：x为欧式空间；h为空间维度，即寻优策略个数；r为种群数量，即寻优策略内制氢加氢站数量；步骤3.2，初始化制氢加氢站布点位置通过樽海鞘群优化算法来初始化寻优策略内制氢加氢站布点位置，空间中第i个制氢加氢站布点优化策略用x
i
表示：表示：为第i个策略内第r个制氢加氢站布点位置；步骤3.3，针对制氢加氢站布点策略寻优领导者作为x矩阵的第一个向量，代表当前寻优过程的最优策略，在未满足结束条件前，引导后面的制氢加氢站寻优策略朝着最优布点优化策略靠近，领导者的位置更新公式为：其中，f
j
为领导者与制氢加氢站最优布点策略在j维空间的位置；max
j
和min
j
分别为j维空间取值的上下边界；c2决定移动长度，c3决定移动方向；c1为收敛因子，c2和c3是区间[0，1]内产生的随机数；其中，t，t
max
分别为当前的迭代次数和最大迭代次数；追随者的位置更新公式如下：
其中，表示t次迭代第i个制氢加氢站布点优化策略在j维空间的坐标；步骤3.4，输出制氢加氢站布点优化策略当满足终止条件后，输出制氢加氢站最优布点策略，即当前欧式空间首相量x
i_min
，具体公式如下：其中，为输出的制氢加氢站最优布点策略内第r个制氢加氢站布点位置；针对在寻优过程中易陷入局部搜索的问题，对h个搜索个体设置权重，合理应用全局信息，避免限入局部范围内的最优值而提前结束搜索；权重公式如下：全局信息，避免限入局部范围内的最优值而提前结束搜索；权重公式如下：其中，k
w
为总体权重；f
b
为当前排序末尾处制氢加氢站优化布点目标函数；f
f
，f
xi
为当前所有制氢加氢站寻优策略目标函数最优值和第x
i
个寻优策略目标函数值；f为制氢加氢站最优布点策略位置；(f
b
－f)/α为个体权重；改进后的领导者公式为：x
i
＝ωx
i
rand
×
(k
w-x
i
)其中，l为当前迭代次数，改进后的公式保证ω在整个探索过程中可以控制个体寻优位置，避免陷入局部位置而得不到最优值；针对全局搜索与局部搜索不平衡问题，添加自适应惯性权重，在探索初期扩大搜索范围，后期增强局部搜索能力，自适应惯性权重公式如下：改进后的追随者的位置公式如下：

技术总结
本发明提出了一种考虑综合因素指标的制氢加氢站布点优化方法。本发明，引入多节点配电网模型，分别构建节点电压偏差指标、有功功率裕度水平指标、有功网损指标、交通流量指标、制氢加氢站服务范围指标、用户满意度指标；分别构建有功功率上限约束、机组爬坡速率约束、节点电压约束、功率平衡方程约束、燃料电池汽车充氢数量及总需求约束、制氢加氢站数量约束、制氢加氢站服务范围约束、制氢加氢站重合度约束；构建制氢加氢站布点优化目标，结合多个约束条件，通过樽海鞘群优化算法优化求解得到多节点配电网模型中制氢加氢站优化接入节点。本发明有效减少配电网电压偏差，提升线路功率裕度和减少电网的网损，提升制氢加氢站交通路网布点的便捷性。通路网布点的便捷性。通路网布点的便捷性。


技术研发人员：黄文涛 邓明辉 何俊 罗杰 王歆智 程肖达 王宇 叶泽力 郑青青 张博凯 于华 朱理文
受保护的技术使用者：湖北工业大学
技术研发日：2022.01.07
技术公布日：2022/4/15