【电力系统经济调度】多元宇宙算法求解电力系统多目标优化问题（Matlab实现）【电气期刊论文复现】

目录

0 概述

1 环境经济调度数学模型

2 多元宇宙算法

3 运行结果

4 Matlab代码实现 

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目录

0 概述

1 环境经济调度数学模型

2 多元宇宙算法

3 Matlab代码实现 

3.1 主函数： 

3.2 目标函数 

4 运行结果

0 概述

多元宇宙算法求解电力系统多目标优化算法有很好的效果，代码换成自己的目标函数，加上约束和惩罚项等。本文用多元宇宙算法求解电力系统多目标优化问题——电力系统环境经济调度问题。

提出了一种求解电力系统环境经济调度的新方法,该方法利用宇宙空间在随机创建过程中高膨胀率的物体随虫洞在空间移动物体的规律,通过对白洞和黑洞间随机传送物体来实现最优搜索. 算法具有运算速度快,收敛性强,适用于高维计算等特点.以总燃料费用最低和总污染排放最少为多目标建立环境经济调度模型,最后,通过发电厂传统10机组和40机组算例进行仿真.结果表明:本文所提算法具有经济性和有效性. 

1 环境经济调度数学模型

2 多元宇宙算法

 

3 运行结果

10机组运行结果：

  

本文提出了一种求解电力系统环境经济调度的新方法,计及阀点效应和污染排放因素,建立多目标规划模型,利用PPF定价原则权衡多重因素. 多元宇宙算法在求解EED问题时具有计算精度高,收敛速度快等特点,在求解高维度问题表现更佳,适用于其他工程问题研究.

 作者研究：主要研究方向是电力系统和智能算法、机器学习和深度学习。目前熟悉python网页爬虫、机器学习、群智能算法、深度学习的相关内容。希望将计算机和电网有效结合！⭐️⭐️⭐️
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‍博主课外兴趣：中西方哲学，送予读者：

‍做科研，涉及到一个深在的思想系统，需要科研者逻辑缜密，踏实认真，但是不能只是努力，很多时候借力比努力更重要，然后还要有仰望星空的创新点和启发点。当哲学课上老师问你什么是科学，什么是电的时候，不要觉得这些问题搞笑，哲学就是追究终极问题，寻找那些不言自明只有小孩子会问的但是你却回答不出来的问题。建议读者按目录次序逐一浏览，免得骤然跌入幽暗的迷宫找不到来时的路，它不足为你揭示全部问题的答案，但若能让人胸中升起一朵朵疑云，也未尝不会酿成晚霞斑斓的别一番景致，万一它居然给你带来了一场精神世界的苦雨，那就借机洗刷一下原来存放在那儿的“真理”上的尘埃吧。

     或许，雨过云收，神驰的天地更清朗.......​

4 Matlab代码实现 

clc;
clear;
close all;
tStart=tic;
% global costdata emissiondata B B0 B00 Pd VarMin VarMax nVar
global data B B0 B00 Pd VarMin VarMax nVar
Pd=2000;
data=xlsread('IEEE10.xls');

B1=xlsread('B10.xls');
B=B1(1:10,1:10);
B0=[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0];
B00=0;
%  B=B1(1:3,1:3);
%  B0=[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0];
%  B00=0;


%%

Max_time=600; %迭代次数
N=100;
ArchiveMaxSize=100;
% max_iter=Max_time;
 nVar=10;             % 机组个数

VarSize=[1 nVar];   % 决策变量矩阵的大小
VarMin=data(:,2);          %机组出力下限
VarMax= data(:,3);          % 机组出力上限

fobj=@(x) IEEE3aobj(x);
dim=nVar;
lb=VarMin';
ub=VarMax';
obj_no=2;

Best_universe=zeros(1,dim);
Best_universe_Inflation_rate=inf*ones(1,obj_no);

Archive_X=zeros(ArchiveMaxSize,dim);
Archive_F=ones(ArchiveMaxSize,obj_no)*inf;
Archive_member_no=0;

WEP_Max=1;
WEP_Min=0.2;

for i=1:N
   Universes(i,:)=lcheck3; 
end

Time=1;

while Timeub;
        Flag4lb=Universes(i,:)ArchiveMaxSize
        Archive_mem_ranks=RankingProcess(Archive_F, ArchiveMaxSize, obj_no);
        [Archive_X, Archive_F, Archive_mem_ranks, Archive_member_no]=HandleFullArchive(Archive_X, Archive_F, Archive_member_no, Archive_mem_ranks, ArchiveMaxSize);
    else
        Archive_mem_ranks=RankingProcess(Archive_F, ArchiveMaxSize, obj_no);
    end
    Archive_mem_ranks=RankingProcess(Archive_F, ArchiveMaxSize, obj_no);
    % 提高复盖率
    index=RouletteWheelSelection(1./Archive_mem_ranks);
    if index==-1
        index=1;
    end
   Best_universe_Inflation_rate=Archive_F(index,:);
   Best_universe=Archive_X(index,:); 
   
  
    
    %更新宇宙的位置
    for i=2:size(Universes,1)%从2开始，因为第1位是精英
        Back_hole_index=i;
        for j=1:size(Universes,2)
            r1=rand();
            if r10.5
                        Universes(i,j)=Best_universe(1,j)-TDR*((ub-lb)*rand+lb);
                    end
                end
            end
            
            if (size(lb',1)~=1)
            %公式( 3.2 )在原始MVO论文中，如果对每个变量的上下界不同
                r2=rand();
                if r20.5
                        Universes(i,j)=Best_universe(1,j)-TDR*((ub(j)-lb(j))*rand+lb(j));
                    end
                end
            end
            
        end
        Universes(i,:)=lbcoff3bus(Universes(i,:));
    end
    display(['At the iteration ', num2str(Time), ' there are ', num2str(Archive_member_no), ' non-dominated solutions in the archive']);
    Time=Time+1;
%
end
plot(Archive_F(:,1),Archive_F(:,2),'Ro','LineWidth',2,...
        'MarkerEdgeColor','r',...
        'MarkerFaceColor','r',...
        'MarkerSize',2);
xlabel('污染排放量')
ylabel('煤耗量')
title('Pareto最前沿')
% Universes
Archive_F(:,1)
Archive_F(:,2)
Best_universe

clc;
clear;
close all;
tStart=tic;
% global costdata emissiondata B B0 B00 Pd VarMin VarMax nVar
global data B B0 B00 Pd VarMin VarMax nVar
Pd=2000;
data=xlsread('IEEE10.xls');

B1=xlsread('B10.xls');
B=B1(1:10,1:10);
B0=[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0];
B00=0;
%  B=B1(1:3,1:3);
%  B0=[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0];
%  B00=0;

%%

Max_time=600; %迭代次数
N=100;
ArchiveMaxSize=100;
% max_iter=Max_time;
 nVar=10;             % 机组个数

VarSize=[1 nVar];   % 决策变量矩阵的大小
VarMin=data(:,2);          %机组出力下限
VarMax= data(:,3);          % 机组出力上限

fobj=@(x) IEEE3aobj(x);
dim=nVar;
lb=VarMin';
ub=VarMax';
obj_no=2;

Best_universe=zeros(1,dim);
Best_universe_Inflation_rate=inf*ones(1,obj_no);

Archive_X=zeros(ArchiveMaxSize,dim);
Archive_F=ones(ArchiveMaxSize,obj_no)*inf;
Archive_member_no=0;

WEP_Max=1;
WEP_Min=0.2;

for i=1:N
   Universes(i,:)=lcheck3; 
end

Time=1;

while Time     WEP=WEP_Min+Time*((WEP_Max-WEP_Min)/Max_time);
    TDR=1-((Time)^(1/6)/(Max_time)^(1/6));
    for i=1:size(Universes,1)
        
        %边界检查（如果宇宙超出边界，则将它们带回搜索空间内）
        Flag4ub=Universes(i,:)>ub;
        Flag4lb=Universes(i,:)         Universes(i,:)=(Universes(i,:).*(~(Flag4ub+Flag4lb)))+ub.*Flag4ub+lb.*Flag4lb;
        Universes(i,:)=lbcoff3bus(Universes(i,:));
        %计算宇宙的通货膨胀率(适合度)
        Inflation_rates(i,:)=fobj(Universes(i,:));
        
        %精英主义
        if dominates(Inflation_rates(i,:),Best_universe_Inflation_rate)
            Best_universe_Inflation_rate=Inflation_rates(i,:);
            Best_universe=Universes(i,:);
        end
        
    end
    
    [sorted_Inflation_rates,sorted_indexes]=sort(Inflation_rates);
    
    for newindex=1:N
        Sorted_universes(newindex,:)=Universes(sorted_indexes(newindex),:);
    end
    
    %原始MVO论文中的标准化通货膨胀率
    normalized_sorted_Inflation_rates=normr(sorted_Inflation_rates);
    
    Universes(1,:)= Sorted_universes(1,:);
%     Universes(1,:)=lchecktf1(Universes(1,:));
    [Archive_X, Archive_F, Archive_member_no]=UpdateArchive(Archive_X, Archive_F, Universes, Inflation_rates, Archive_member_no);
    if Archive_member_no>ArchiveMaxSize
        Archive_mem_ranks=RankingProcess(Archive_F, ArchiveMaxSize, obj_no);
        [Archive_X, Archive_F, Archive_mem_ranks, Archive_member_no]=HandleFullArchive(Archive_X, Archive_F, Archive_member_no, Archive_mem_ranks, ArchiveMaxSize);
    else
        Archive_mem_ranks=RankingProcess(Archive_F, ArchiveMaxSize, obj_no);
    end
    Archive_mem_ranks=RankingProcess(Archive_F, ArchiveMaxSize, obj_no);
    % 提高复盖率
    index=RouletteWheelSelection(1./Archive_mem_ranks);
    if index==-1
        index=1;
    end
   Best_universe_Inflation_rate=Archive_F(index,:);
   Best_universe=Archive_X(index,:); 
   
  
    
    %更新宇宙的位置
    for i=2:size(Universes,1)%从2开始，因为第1位是精英
        Back_hole_index=i;
        for j=1:size(Universes,2)
            r1=rand();
            if r1                 White_hole_index=RouletteWheelSelection(-sorted_Inflation_rates);% 对于最大化问题，排序的通货膨胀率应该写成排序的通货膨胀率
                if White_hole_index==-1
                    White_hole_index=1;
                end
                %Eq. (3.1) 
                Universes(Back_hole_index,j)=Sorted_universes(White_hole_index,j);
%                 Universes(Back_hole_index,j)=lchecktf1(Universes(Back_hole_index,j));
            end
            
            if (size(lb',1)==1)
                %如果边界都是一样的，那么原MVO论文中的公式(3.2)就会出现
                r2=rand();
                if r2                     r3=rand();
                    if r3<0.5
                        Universes(i,j)=Best_universe(1,j)+TDR*((ub-lb)*rand+lb);
                        
                    end
                    if r3>0.5
                        Universes(i,j)=Best_universe(1,j)-TDR*((ub-lb)*rand+lb);
                    end
                end
            end
            
            if (size(lb',1)~=1)
            %公式( 3.2 )在原始MVO论文中，如果对每个变量的上下界不同
                r2=rand();
                if r2                     r3=rand();
                    if r3<0.5
                        Universes(i,j)=Best_universe(1,j)+TDR*((ub(j)-lb(j))*rand+lb(j));
                    end
                    if r3>0.5
                        Universes(i,j)=Best_universe(1,j)-TDR*((ub(j)-lb(j))*rand+lb(j));
                    end
                end
            end
            
        end
        Universes(i,:)=lbcoff3bus(Universes(i,:));
    end
    display(['At the iteration ', num2str(Time), ' there are ', num2str(Archive_member_no), ' non-dominated solutions in the archive']);
    Time=Time+1;
%
end
plot(Archive_F(:,1),Archive_F(:,2),'Ro','LineWidth',2,...
        'MarkerEdgeColor','r',...
        'MarkerFaceColor','r',...
        'MarkerSize',2);
xlabel('污染排放量')
ylabel('煤耗量')
title('Pareto最前沿')
% Universes
Archive_F(:,1)
Archive_F(:,2)
Best_universe