基于NSGA-II与粒子群算法的含多微网租赁共享储能配电网双层优化调度
代码复现: 《含多微网租赁共享储能的配电网博弈优化调度》 首先利用NSGA-II算法求解三个微网的最优充放电策略并做为已知条件代入到双层调度模型中;然后求解双层模型,上层为主动配电网调度模型,下层包括共享储能优化模型和多微网优化调度模型,采用粒子群算法+cplex求解器求解双层模型,在IEEE33节点算例中进行验证,并采用三种方案进行对比
一、项目总体架构
本代码实现了一个三层优化调度系统,包含微网层、共享储能层和配电网层,采用分级优化的策略来解决含多微网的配电网优化调度问题。
系统层次结构:
- 底层:三个独立微网(MG1、MG2、MG3)的充放电策略优化
- 中间层:共享储能系统(SESO)和多微网协同优化(MGCO)
- 上层:配电网主动调度优化
二、各模块详细功能说明
1. 微网层优化模块
核心文件:
MG1.m,MG2.m,MG3.m- 三个微网的主优化程序mg1.m,mg2.m,mg3.m- 对应的NSGA-II版本优化程序myfun.m- 目标函数计算
实现机制:
- 两种算法实现:
- 基于拥挤度排序的NSGA-II算法(
MG1.m等) - 基于快速非支配排序的NSGA-II算法(
mg1.m等) - 决策变量:24小时充放电功率(各24维,共48维)
- 目标函数:
- f₁ = 净负荷方差最小化(平滑负荷曲线)
- f₂ = 储能调用成本最小化
关键技术组件:
Nondominatesort.m- 非支配排序Cal_cd.m- 拥挤度计算Cross.m,Mutate.m- 遗传算子multi_sort.m- 多目标排序
2. 共享储能优化模块(SESO)
核心文件: lowlevel.m(前半部分)
模型要素:
- 容量约束:功率容量1500kW,能量容量8000kWh
- 运行约束:SOC范围[0.1, 0.9],充放电效率0.95
- 决策变量:
- 购售电功率:
Psesos,Psesob - 储能充放电:
Psesc,Psesd - 储能电量:
E_ses - 二进制变量:
Db,Ds(防止同时充放电)
优化目标:最大化运营收益 = 售电收入 - 购电成本 - 运维成本
3. 多微网协同优化模块(MGCO)
核心文件: lowlevel.m(后半部分)

协调机制:
- 功率互济:微网间功率交换(P12, P21, P13, P31, P23, P32)
- 燃气轮机:三个微网的MT机组出力优化
- 与配电网交互:购售电功率
PMGb,PMGs
约束条件:
- 功率平衡约束
- 联络线传输容量约束(±2000kW)
- 微网间功率互济逻辑约束
4. 配电网优化调度模块
核心文件: ub.m(主程序)
代码复现: 《含多微网租赁共享储能的配电网博弈优化调度》 首先利用NSGA-II算法求解三个微网的最优充放电策略并做为已知条件代入到双层调度模型中;然后求解双层模型,上层为主动配电网调度模型,下层包括共享储能优化模型和多微网优化调度模型,采用粒子群算法+cplex求解器求解双层模型,在IEEE33节点算例中进行验证,并采用三种方案进行对比

优化模型:
- 决策变量(27维):
- 3个时段的售电电价(CG1, CG2, CG3)
- 24小时的上网功率(Pup)
- 优化算法:粒子群算法(PSO)
- 约束处理:边界约束和速度限制
调用流程:
- 调用微网优化结果(
mg1,mg2,mg3) - PSO迭代优化上层决策变量
- 每次迭代调用下层
mubiao.m计算适应度
5. 配电网潮流计算模块
核心文件: fitness11.m
功能特点:
- 基于前推回代法的33节点配电网潮流计算
- 考虑多种分布式资源接入:
- 上级电网(UP)
- 风机(WT)
- 光伏(PV)
- 微网(MG)
- 共享储能(SESO)
- 安全约束校验:电压越限、线路容量越限
6. 目标函数集成模块
核心文件: mubiao.m

计算逻辑:
- 集成上层决策变量(电价、上网功率)
- 调用下层优化(
lowlevel.m) - 进行24小时潮流计算(
fitness11.m) - 返回配电网总成本作为适应度值
三、算法流程与数据交互
主要计算流程:
- 初始化阶段
- 读取负荷、风光数据(MG1.mat, MG2.mat, MG3.mat)
- 初始化PSO种群
- 微网预优化
- 并行运行三个微网的NSGA-II优化
- 输出最优充放电策略
- 双层优化迭代
PSO上层优化 → mubiao.m → lowlevel.m → fitness11.m → 返回适应度
- 结果分析与可视化
- 收敛曲线
- Pareto前沿
- 各设备出力图
- 电压分布图
四、关键技术特征
1. 多算法融合
- NSGA-II:多目标优化
- PSO:连续变量优化
- CPLEX:混合整数线性规划
- 前推回代法:配电网潮流计算
2. 实际工程考虑
- 基于IEEE 33节点标准测试系统
- 考虑实际运行约束(SOC、线路容量、电压限制)
- 分时电价机制
- 微网间功率互济
3. 模块化设计
各功能模块相对独立,便于修改和扩展:
- 微网模型可单独测试
- 优化算法可替换
- 目标函数可调整权重
五、输出与可视化
代码提供丰富的图形输出:
- 优化收敛过程
- Pareto最优解集分布
- 各微网功率平衡情况
- 共享储能运行状态
- 配电网电压分布
- 系统经济运行指标
这套代码完整实现了从微网级到配电网级的协同优化调度,为含多微网和共享储能的配电网运行提供了有效的决策支持工具。
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