人工蜂群算法在電網(wǎng)儲能系統(tǒng)管理中的運用

任 卓

（韶關(guān)市技師學(xué)院，廣東 韶關(guān) 512026）

人工蜂群算法是一種全局搜索的優(yōu)化算法，對于電網(wǎng)儲能系統(tǒng)管理具有重要作用。該優(yōu)化算法能夠更加精準(zhǔn)地控制和管理電網(wǎng)儲能設(shè)備，以縝密的搜索計算得到問題最優(yōu)答案，而后將其應(yīng)用在儲能系統(tǒng)設(shè)備中，保證電網(wǎng)儲能系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定和協(xié)同運行，提升整體工作效率。本文探討了人工蜂群算法對電網(wǎng)儲能系統(tǒng)管理的作用，提出具體化的實踐策略。

1 人工蜂群算法對電網(wǎng)儲能系統(tǒng)管理的作用

1.1 人工蜂群算法的特點

人工蜂群算法是一種新興的自適應(yīng)全局優(yōu)化算法，模擬了自然界中蜜蜂群體在尋找食物時的行為與策略的一種優(yōu)化算法。其技術(shù)原理為通過完整模擬蜜蜂搜尋食物的具體過程來解決相應(yīng)的問題，人工蜂群算法主要具有以下五大特點。第一，模擬自然現(xiàn)象。蜂群傳遞信息和搜尋食物是自然界中的一種常見現(xiàn)象，而人工蜂群算法正是以這種自然現(xiàn)象為原理得出的具有良好的動態(tài)響應(yīng)性的算法。第二，全局搜索能力。人工蜂群算法具有全局搜索能力，能夠在搜索空間中找到全局最優(yōu)解。第三，算法簡單，易于實現(xiàn)。人工蜂群算法的實現(xiàn)過程相對簡單，在計算機(jī)編程中能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用。第四，適應(yīng)性強(qiáng)。人工蜂群算法的本質(zhì)即為一種參數(shù)控制方法，其動態(tài)幅度極小，有著優(yōu)異的搜索能力和自適應(yīng)性。第五，改進(jìn)算法廣泛存在。作為一種基礎(chǔ)的優(yōu)化算法，以人工蜂群算法為基礎(chǔ)還能夠衍生出多種改進(jìn)算法，并根據(jù)用戶的實際需求對算法本身個性化設(shè)計，具有廣泛的推廣價值。

1.2 人工蜂群算法對電網(wǎng)儲能系統(tǒng)管理的作用

電網(wǎng)儲能系統(tǒng)是實現(xiàn)電網(wǎng)安全、高效、可靠運行的重要系統(tǒng)。作為一種基于系統(tǒng)整體搜索的優(yōu)化算法，人工蜂群算法對于有效解決各種實際問題具有重要意義。在電網(wǎng)儲能系統(tǒng)管理中，人工蜂群算法具有多方面的價值。首先，最優(yōu)化管理。電網(wǎng)儲能系統(tǒng)涉及到多種因素，如能量存儲和分配、儲能設(shè)備的充放電控制、負(fù)載需求的響應(yīng)等。人工蜂群算法基于全局視角對系統(tǒng)進(jìn)行精準(zhǔn)搜索，能夠確定電網(wǎng)儲能系統(tǒng)的實時狀態(tài)，根據(jù)不同問題制定出針對性的調(diào)控決策，從而保證系統(tǒng)的安全、高效運轉(zhuǎn)。其次，輔助決策。人工蜂群算法可以對電網(wǎng)儲能系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時響應(yīng)和預(yù)測，包括預(yù)測電力需求和儲能設(shè)備狀態(tài)，為管理者制定決策提供參考依據(jù)。該算法還能精準(zhǔn)預(yù)測出儲能系統(tǒng)之后的發(fā)展趨勢，以提前制定出促進(jìn)其高效運行的調(diào)控策略。此外，人工蜂群算法的有效應(yīng)用還能夠減少維護(hù)成本。該優(yōu)化算法通過動態(tài)管理和調(diào)控系統(tǒng)運行狀態(tài)，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，盡可能減少儲能系統(tǒng)的運行維護(hù)成本，以縝密的算法高質(zhì)量地完成各項工作。最后，提高系統(tǒng)魯棒性。電網(wǎng)儲能系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中會涉及到多項參數(shù)的動態(tài)變化，如電網(wǎng)的電量和負(fù)荷等，而人工蜂群算法具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠自適應(yīng)各種變化情況，系統(tǒng)運行的魯棒性得到了極大改善。

2 人工蜂群算法在電網(wǎng)儲能系統(tǒng)管理中的運用

在電網(wǎng)儲備系統(tǒng)管理中，人工蜂群算法展現(xiàn)出了良好的自適應(yīng)性和全局搜索能力，其能夠精準(zhǔn)預(yù)測儲能系統(tǒng)的發(fā)展趨勢、及時響應(yīng)系統(tǒng)的負(fù)載變化，并動態(tài)管控各類儲能設(shè)備的運行狀態(tài)，其具備的多種優(yōu)勢也促進(jìn)了電網(wǎng)儲能系統(tǒng)管理工作的多元化發(fā)展，拓寬了系統(tǒng)的運用范圍。為了更好地提升該算法在電網(wǎng)儲能系統(tǒng)管理中的運用效果，應(yīng)對算法步驟和過程加以明確，并結(jié)合電網(wǎng)儲能系統(tǒng)管理實際需求制定完善的實踐流程。

2.1 算法步驟和過程

人工蜂群算法在運行過程中，主要包括初始化種群、蜜蜂搜索和貪心選取、修改等系列過程。在儲能系統(tǒng)的實際管理工作中，可以將儲能系統(tǒng)和負(fù)載系統(tǒng)視作一個種群，通過蜜蜂搜索，利用儲能設(shè)備與負(fù)載間的反饋信息，結(jié)合系統(tǒng)負(fù)載的變化情況動態(tài)調(diào)整儲能設(shè)備，在具體運用人工蜂群算法時應(yīng)嚴(yán)格遵循以下五大步驟流程。①初始化種群。依據(jù)人工蜂群算法的基本原理，系統(tǒng)中的各種儲能設(shè)備都可以看作是一個種群，蜜蜂便是種群中的每一個成員，對儲能設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)初始化，將參數(shù)設(shè)置為隨機(jī)變量。②蜜蜂搜索和貪心選取。搜索每一個種群成員，確定設(shè)備處于最佳運行狀態(tài)時的各項參數(shù)，以貪心算法尋找相應(yīng)的運行方式，在此過程中構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)，評估儲能設(shè)備運行狀態(tài)的合理性。③調(diào)整儲能狀態(tài)。以人工蜂群算法確定儲能設(shè)備的最佳運行狀態(tài)后，還必須動態(tài)監(jiān)測儲能設(shè)備的負(fù)載情況和電池特性，實時調(diào)控其充放電狀態(tài)，應(yīng)有專人詳細(xì)記錄設(shè)備的最優(yōu)狀態(tài)參數(shù)和適應(yīng)度值。④修改算法參數(shù)。結(jié)合當(dāng)前階段的計算結(jié)果及時調(diào)整各類參數(shù)，完善算法的收斂速度，如果已經(jīng)收斂完成則應(yīng)固定其參數(shù)。⑤迭代搜索。以上一次的搜索結(jié)果為依據(jù)再次初始化種群，按照上述步驟如此反復(fù)，從而提升對電網(wǎng)儲能系統(tǒng)的控制和管理水平。在具體的電網(wǎng)儲能系統(tǒng)中，需要根據(jù)系統(tǒng)需求和實際情況，對算法進(jìn)行個性化設(shè)計和調(diào)整。

2.2 儲能設(shè)備的管理與優(yōu)化

人工蜂群算法可以根據(jù)負(fù)載變化情況，利用儲能設(shè)備提供保障性的能量支持，保證電網(wǎng)儲備設(shè)備始終處于充放電的平衡狀態(tài)下，有效提升設(shè)備運轉(zhuǎn)的整體效率。在電網(wǎng)儲能系統(tǒng)中，儲能設(shè)備的管理與優(yōu)化是實現(xiàn)系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。人工蜂群算法作為全局搜索的優(yōu)化算法，在電網(wǎng)儲能系統(tǒng)管理中能夠?qū)崿F(xiàn)對儲能設(shè)備的優(yōu)化與管理。首先，對儲能設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。借助傳感器等智能化設(shè)備動態(tài)監(jiān)測儲能設(shè)備的運行情況，如是否應(yīng)對其充電以及電壓、電容量等參數(shù)的變化情況等，之后在人工蜂群算法中準(zhǔn)確輸入這些參數(shù)。同時，根據(jù)需要優(yōu)化的目標(biāo)來進(jìn)行適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計，以評估儲能設(shè)備的狀態(tài)和優(yōu)化效果，通常采用的函數(shù)包括能量分發(fā)均衡度、充電效率等。其次，對蜜蜂種群進(jìn)行初始化。隨機(jī)初始化基礎(chǔ)上結(jié)合適應(yīng)度函數(shù)評估個體適應(yīng)度值，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)蜜蜂搜索和貪心選擇。采用貪心選擇等方式對所有儲能設(shè)備進(jìn)行搜索，得到最佳的儲能設(shè)備運行參數(shù)并以此為基礎(chǔ)構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)。精準(zhǔn)把握儲能設(shè)備的充放電狀態(tài)，得到其適應(yīng)度值和處于最佳運行狀態(tài)時的各項參數(shù)。最后，完成參數(shù)調(diào)整和迭代搜索。在上述結(jié)果基礎(chǔ)之上，應(yīng)立即動態(tài)調(diào)整算法參數(shù)直至達(dá)到算法收斂狀態(tài)。在此基礎(chǔ)上根據(jù)人工蜂群算法的搜索結(jié)果，精準(zhǔn)管控儲能設(shè)備并科學(xué)分配其能量。

2.3 能量的存儲與分配

電網(wǎng)儲能系統(tǒng)中的能量存儲與分配，是電網(wǎng)儲能系統(tǒng)高效穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。運用該優(yōu)化算法合理儲存和分配儲能系統(tǒng)能量，保證設(shè)備之間的協(xié)同合作，提升運行的安全性和穩(wěn)定性。在負(fù)載變化引起峰谷電壓波動時，儲能設(shè)備可以供電，以平穩(wěn)電壓波動，并確保系統(tǒng)輸出質(zhì)量的穩(wěn)定性。首先，監(jiān)測系統(tǒng)能量狀態(tài)。對電網(wǎng)儲能系統(tǒng)中的供電情況、負(fù)荷情況和充放電狀態(tài)等能量參數(shù)狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，確定能量分配和存儲的實際需求，結(jié)合系統(tǒng)實際情況確定分配和儲存工作的任務(wù)目標(biāo)和具體實施策略；其次，初始化設(shè)置種群，結(jié)合之前已經(jīng)構(gòu)建完成的適應(yīng)度函數(shù)確定不同個體的適應(yīng)度值，嚴(yán)格把控儲能設(shè)備的充放電狀態(tài)，從而與電網(wǎng)的能量要求相適應(yīng)，得到能量分配和儲存的最優(yōu)化解決方案；最后，設(shè)置好參數(shù)并完成迭代搜索后，優(yōu)化電網(wǎng)儲能設(shè)備，以便進(jìn)行合理的能量存儲及分配，實現(xiàn)最優(yōu)的系統(tǒng)運行效果。

總之，人工蜂群算法可以通過實時采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，實時響應(yīng)負(fù)載變化，使儲能系統(tǒng)在需求變化時進(jìn)行動態(tài)管理和優(yōu)化。人工蜂群算法可以在全面掌握各項歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，精準(zhǔn)預(yù)測儲能系統(tǒng)的未來發(fā)展趨勢，為其控制和管理工作提供智能化的決策支持。

3 結(jié) 語

綜上所述，人工蜂群算法在電網(wǎng)儲能系統(tǒng)管理中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，其不僅能夠精準(zhǔn)預(yù)測電力需求和儲能設(shè)備狀態(tài)，對系統(tǒng)管理者進(jìn)行決策提供支持，同時還能夠通過算法的方式進(jìn)行儲能設(shè)備管理，減少了人工干預(yù)，降低了系統(tǒng)的運行成本。總之，人工蜂群算法可以提高電網(wǎng)儲能系統(tǒng)的效率和穩(wěn)定性，為系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行保駕護(hù)航。