基于多策略改進(jìn)的遺傳算法在配電網(wǎng)規(guī)劃中運(yùn)用分析

陳劍輝

摘 要：本文簡(jiǎn)略闡述了配電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容和特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)多策略改進(jìn)遺傳算法性能及其配網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行了詳細(xì)分析，旨在為相關(guān)研究人員提供參考，進(jìn)而切實(shí)展現(xiàn)出多策略改進(jìn)遺傳算法的優(yōu)勢(shì)作用，不斷提高配電網(wǎng)規(guī)劃的實(shí)際成效。

關(guān)鍵詞：多策略改進(jìn);遺傳算法;配電網(wǎng)規(guī)劃

引言：近些年來(lái)，我國(guó)電力行業(yè)整體實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步的發(fā)展，但從其具體發(fā)展情況來(lái)看，其在配電網(wǎng)規(guī)劃方面依然存在著一定的不利因素，基于此有必要立足于多策略改進(jìn)的遺傳算法對(duì)其未來(lái)的優(yōu)化展開更為深入的探討。

1配電網(wǎng)規(guī)劃的內(nèi)容及特點(diǎn)

1.1內(nèi)容

配電網(wǎng)主要由三部分所構(gòu)成，分別為高壓、中壓以及低壓，通常情況下來(lái)說(shuō)，在實(shí)際開展配電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃工作的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)饋線、中壓變電站以及自輸電系統(tǒng)幾個(gè)系統(tǒng)的費(fèi)用展開綜合考慮，盡可能保障其平衡性以及協(xié)調(diào)性。由此可見，在針對(duì)配電網(wǎng)規(guī)劃進(jìn)行研究時(shí)主要是進(jìn)行短期和長(zhǎng)期的配電網(wǎng)規(guī)劃以及空間負(fù)荷預(yù)測(cè)工作。在配電網(wǎng)規(guī)劃的要求下，負(fù)荷預(yù)測(cè)既要能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于負(fù)荷增長(zhǎng)量的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，同時(shí)還要能夠科學(xué)預(yù)測(cè)未來(lái)負(fù)荷的實(shí)際增長(zhǎng)位置。對(duì)于配電網(wǎng)規(guī)劃來(lái)說(shuō)，負(fù)荷預(yù)測(cè)是其至關(guān)重要的基礎(chǔ)工作，該工作的精確性和有效性對(duì)于未來(lái)配電網(wǎng)規(guī)劃的實(shí)際成效有著重要影響?，F(xiàn)階段我國(guó)逐漸加強(qiáng)了對(duì)于負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)的重視，以期提高配電網(wǎng)規(guī)劃效果。負(fù)荷預(yù)測(cè)是配電網(wǎng)長(zhǎng)期規(guī)劃的必要條件，結(jié)合系統(tǒng)未來(lái)的長(zhǎng)效發(fā)展來(lái)看，相關(guān)工作人員需要針對(duì)城市用電的具體情況展開更加詳細(xì)全面的分析工作，對(duì)相應(yīng)的送電范圍以及電壓等級(jí)等發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行確定，一般來(lái)說(shuō)其時(shí)間范圍應(yīng)當(dāng)在10年以上。長(zhǎng)期的配電網(wǎng)規(guī)劃工作需要先對(duì)新站建設(shè)的實(shí)際容量、具體時(shí)間以及位置等進(jìn)行初步明確，同時(shí)還要仔細(xì)了解舊站擴(kuò)容的步驟。而對(duì)于短期規(guī)劃來(lái)說(shuō)，其則主要是針對(duì)變電站下游的系統(tǒng)展開相應(yīng)的規(guī)劃以及決策工作，具體包括饋線結(jié)構(gòu)以及具體類型的呢過(guò)等，其時(shí)間范圍基本上維持在6-19年范圍之內(nèi)[1]。

1.2特點(diǎn)

從實(shí)際情況來(lái)看，配電網(wǎng)規(guī)劃工作本身有著相對(duì)較強(qiáng)的復(fù)雜性，具體體現(xiàn)在以下幾方面。

其一，其具有突出的多目標(biāo)性，針對(duì)一個(gè)電力網(wǎng)絡(luò)而言，其不僅要能夠最大限度減少其投資費(fèi)用，還應(yīng)當(dāng)充分滿足其在環(huán)境保護(hù)、減少占地面積以及應(yīng)用可靠等多方面要求，這便導(dǎo)致其在實(shí)際進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃的過(guò)程中始終面臨著多個(gè)目標(biāo)綜合衡量的要求。

其二，對(duì)于配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，其無(wú)論是在建設(shè)還是運(yùn)行方面都有著相對(duì)復(fù)雜的特點(diǎn)，其中所涉及到的步驟和環(huán)節(jié)比較多，具體來(lái)看，在進(jìn)行線路建設(shè)過(guò)程中，工作人員需要加強(qiáng)對(duì)于線路走徑、中間節(jié)點(diǎn)以及分支節(jié)點(diǎn)等方面規(guī)劃的綜合考慮，深層次探究應(yīng)當(dāng)如何在模型中對(duì)上述各種復(fù)雜的問(wèn)題進(jìn)行充分完整的反映。

其三則是非線性的特點(diǎn)，從本質(zhì)上來(lái)看，電力系統(tǒng)本身便是一個(gè)非線性系統(tǒng)，可以針對(duì)那些非線性問(wèn)題進(jìn)行線性化處理，這樣便能夠在原有的基礎(chǔ)上促進(jìn)其復(fù)雜度的降低，接下來(lái)再通過(guò)迭代以及逼近等方式的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)求解，同時(shí)還能夠使用其它智能算法對(duì)其展開計(jì)算工作。

其四，配電網(wǎng)規(guī)劃有著較強(qiáng)的整數(shù)性，這使得是與不是之間并沒(méi)有一個(gè)過(guò)渡的階段，進(jìn)而導(dǎo)致其呈現(xiàn)出了強(qiáng)烈的不連續(xù)特征，在極大程度上增加了后續(xù)分析以及處理工作的復(fù)雜程度，這導(dǎo)致工作人員難以通過(guò)導(dǎo)數(shù)概念的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)于相關(guān)狀態(tài)點(diǎn)周圍實(shí)際性態(tài)的有效推測(cè)。結(jié)合當(dāng)前該領(lǐng)域的實(shí)際情況來(lái)看，依然在使用枚舉進(jìn)行整數(shù)性處理，與此同時(shí)，工作人員所進(jìn)行的改進(jìn)以及創(chuàng)新都是以提升枚舉效率為目的。

其五，配電網(wǎng)具有強(qiáng)烈的不確定性，工作人員都需要基于預(yù)測(cè)數(shù)值，明確未來(lái)的發(fā)電量、線路投資費(fèi)用以及負(fù)荷等，但其并不能夠保障其準(zhǔn)確性，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展階段始終面臨著諸多的不穩(wěn)定因素，增加了配電網(wǎng)規(guī)劃和建設(shè)的不確定性。

其六則為多階段性，相關(guān)工作人員在進(jìn)行配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量減少盲目性以及短視性，盡可能從全局的角度和長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光著手針對(duì)電網(wǎng)的科學(xué)布局進(jìn)行綜合分析，全面了解目前規(guī)劃設(shè)計(jì)和相關(guān)待選線路會(huì)對(duì)后續(xù)各個(gè)規(guī)劃階段產(chǎn)生何種影響[2]。

2多策略改進(jìn)遺傳算法性能分析及其配網(wǎng)規(guī)劃

2.1性能分析

2.1.1數(shù)學(xué)性能

為了能夠進(jìn)一步探究多策略改進(jìn)遺傳算法本身所具有的計(jì)算能力和效率，本文主要采用了兩組函數(shù)開展相應(yīng)的性能分析工作，第一組函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

該函數(shù)的三維圖和等高線圖如圖1所示。

采用多策略改進(jìn)遺傳算法的方式對(duì)該函數(shù)的極大值進(jìn)行求取，最終獲得相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合實(shí)際來(lái)看，第一次迭代運(yùn)算所獲得結(jié)果整體有著無(wú)序擴(kuò)散的特點(diǎn)，而在不斷增加迭代次數(shù)的過(guò)程中，函數(shù)也會(huì)逐漸向收斂狀態(tài)進(jìn)行演變。本文所闡述的改進(jìn)遺傳算法能夠在充分保障計(jì)算精度的基礎(chǔ)上進(jìn)一步促進(jìn)計(jì)算效率的提升，進(jìn)而充分展現(xiàn)出其在配電網(wǎng)規(guī)劃方面的實(shí)質(zhì)性作用。

第二組是Griewank函數(shù)，該函數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

該函數(shù)在定義域內(nèi)存在著相應(yīng)的極大和極小值點(diǎn)，靈活使用多策略改進(jìn)遺傳算法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于該函數(shù)極大值的精確求取。立足于具體情況進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn)，由于其極值點(diǎn)數(shù)量相對(duì)較多，所以其每一次的搜索結(jié)果都可能存在一定的差異性。結(jié)合計(jì)算實(shí)際情況可知，當(dāng)函數(shù)第50次迭代計(jì)算時(shí)，改進(jìn)遺傳算法會(huì)展現(xiàn)出逐漸收斂的趨勢(shì)。

2.1.2算例性能

在配電網(wǎng)規(guī)劃中使用多策略改進(jìn)遺傳算法，所選用目標(biāo)配電網(wǎng)是10kV中壓配電網(wǎng)。為了能夠?yàn)楹罄m(xù)的計(jì)算工作提供方便條件，假設(shè)節(jié)點(diǎn)接入的電源容量并不會(huì)比起負(fù)荷量要大，而愛整體的系統(tǒng)中，其分布式電源的總量也會(huì)超過(guò)負(fù)荷總?cè)萘康?0%。結(jié)合本算例來(lái)看，與傳統(tǒng)的遺傳算法相比，本文所研究的基于多策略改進(jìn)遺傳算法的方式在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程所獲得的總功耗較之以往分別于11.5和15.4%的降低，與此同時(shí)，其在系統(tǒng)網(wǎng)損費(fèi)用以及運(yùn)維綜合投資方面較之從前也有著28.8%以及7.3%的降低。由此可見，在配電網(wǎng)規(guī)劃中合理使用多策略改進(jìn)算法可以進(jìn)一步提升規(guī)劃成效，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約電網(wǎng)總運(yùn)行費(fèi)用的效果[3]。

2.2配網(wǎng)規(guī)劃

為了有效提升配網(wǎng)規(guī)劃的效果，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)先增加現(xiàn)有的遺傳算法種群數(shù)量，這樣便能夠?yàn)椴⑿杏?jì)算創(chuàng)造良好的條件，進(jìn)而在原有的基礎(chǔ)上對(duì)大規(guī)模電網(wǎng)的實(shí)際搜索效率進(jìn)行提升。按照相應(yīng)的手段可以劃分物種，并在物種之間相互作用以及多物種金華的將基礎(chǔ)上加速實(shí)現(xiàn)協(xié)同進(jìn)化，與此同時(shí)，多物種引進(jìn)的落實(shí)能夠?yàn)榕渚W(wǎng)規(guī)劃提供多樣化的搜索思路，進(jìn)而確保其最終搜索結(jié)果的科學(xué)性與合理性。除此以外，應(yīng)當(dāng)針對(duì)不可行解進(jìn)行修復(fù)，促使其能夠?qū)崿F(xiàn)向可行的轉(zhuǎn)化，此舉能夠在極大程度上減少資源浪費(fèi)等問(wèn)題，進(jìn)而促進(jìn)其搜索效率的進(jìn)一步提升。對(duì)于配電網(wǎng)規(guī)劃來(lái)說(shuō)，其運(yùn)行和投資費(fèi)用共同構(gòu)成了其目標(biāo)函數(shù)。但受到電網(wǎng)差異性的影響，運(yùn)行和投資費(fèi)用在規(guī)劃中所占據(jù)的比重也呈現(xiàn)出一定的不同?；诖丝梢葬槍?duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行更加科學(xué)有效的劃分，進(jìn)而搭建起切實(shí)可行的生態(tài)系統(tǒng)。

結(jié)論：綜上所述，配電網(wǎng)規(guī)劃是電力行業(yè)發(fā)展的重要組成部分，是事關(guān)民生的關(guān)鍵工作，合理使用多策略改進(jìn)的遺傳算法對(duì)于配電網(wǎng)規(guī)劃的進(jìn)一步優(yōu)化有著積極地促進(jìn)作用。因此，相關(guān)研究人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)其的重視，進(jìn)而為我國(guó)電力系統(tǒng)的持續(xù)平穩(wěn)發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃宇新.基于單親遺傳算法的多階段主動(dòng)配電網(wǎng)線路優(yōu)化規(guī)劃模型[J].電工技術(shù)，2022（1）：49-51.

[2]劉科研，盛萬(wàn)興，馬曉晨，等.基于多種群遺傳算法的分布式光伏接入配電網(wǎng)規(guī)劃研究[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2021，42（6）：146-155.

[3]田浩，王可慶，俞斌，等.考慮多類型負(fù)荷及風(fēng)光不確定性的配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào)，2021，33（9）：144-150.