一种微电网供电的多小区无线通信系统能源调度方法

摘要

本发明公开了一种微电网供电的多小区无线通信系统能源调度方法，包括以下步骤：首先定义一种新的效率度量——代价效率，并对微电网供电的多小区通信系统进行建模，得到代价效率优化问题；然后利用Dinkelbach方法和拉格朗日对偶分解方法求解优化问题，得到系统的能源调度方案；最后系统根据计算得到的能源调度策略实现多小区通信。本发明通过利用先进的凸优化法设计微电网供电的多小区通信系统中基站的发射功率分配以及微电网中发电机的发电量分配、电池充放电量分配和与主电网的电能交易量，从而在达到基站发射功率要求的同时提高多小区通信系统的代价效率，使每一单位的花费得到充分利用。

主权项

一种微电网供电的多小区无线通信系统能源调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：设定小区个数N_c，传统发电机个数M，居民拥有的可再生资源发电机数量I，电池个数J，进行能源调度的时间窗长度为T。设定各个基站的服务质量目标值γ_n和发送波束的最大能量各个传统发电机的输出值范围以及在连续两个时刻输出值波动范围电池的电量范围以及充电电量的最大值和放电电量的最大值设定各个可再生资源每个时刻发电量的范围以及所有可再生资源在每个时刻发电总量的范围传统发电机代价函数为以及电池充放电损耗函数为设定从主电网购买电能的价格π_p和向主电网出售电能的价格π_s，以及微电网经营者对居民采用可再生资源发电的行为的补贴价格π_E。初始化迭代次数k＝0,l＝0，初始化变量值其中n＝1,2,...,N,m＝1,2,...,M,j＝1,2,...,J,t＝1,2,...,T。步骤2：根据以下公式计算当前代价效率值η^(k)：${\eta }^{\left(k\right)}=\frac{\underset{t,n}{\Sigma }{R}_n^t\left(P_{x,n}^{t\left(k\right)\left(l\right)}\right)}{\underset{t}{\Sigma }{G}^t\left(P_{net}^{t\left(k\right)\left(l\right)}\right)+\underset{t,m}{\Sigma }{C}_m^t\left(P_{G,m}^{t\left(k\right)\left(l\right)}\right)+\underset{t,j}{\Sigma }{H}_j^t\left(\right|{\Delta }_j^{t\left(k\right)\left(l\right)}\left|\right)}$其中，$R_n^t\left(P_{x,n}^t\right)=log(1+\frac{P_{x,n}^t{g}_n^t}{{\sigma }_n^t})$$G^t\left(P_{net}^t\right)=\underset{e^t\in {ϵ}^t}{max}\{({\pi }_p-{\pi }_s){[P_{net}^t-{\tilde{E}}^t]}^{+}+{\pi }_s(P_{net}^t-{\tilde{E}}^t)+{\pi }_E{\tilde{E}}^t\},e^t={\left\{E_i^t\right\}}_{i=1}^I,{\tilde{E}}^t=\underset{i=1}{\overset{I}{\Sigma }}{E}_i^t$${ϵ}^t=\left\{E_i^t\right|E_i^{t,l}\le E_i^t\le E_i^{t,u},E_{\min }^t\le {\tilde{E}}^t\le E_{max}^t\},$上标()^(k)表示第k次迭代时对应的变量值，上标()^(k)(l)表示第k次外层迭代时第l次内层迭代对应的各变量值，变量表示第n个小区的基站在时刻t发送波束发送的能量，表示第n个小区的用户接收到的数据速率，是预设的常数向量，是加性高斯白噪声的方差；表示在时刻t可再生资源和主电网提供的总的净能量，是微电网与主电网进行能量交易的最差情况交易成本；是第i个可再生资源在时刻t的发电量，ε^t是可再生资源发电量在时刻t满足的不确定性集；表示第m个传统发电机在时刻t的输出；表示第j个电池在时刻t的电量变化值，代表可再生资源发电的输出在时刻t向第j个电池充电的电量，代表第j个电池在时刻t由其他途径得到的充电量或放电量步骤3：利用拉格朗日对偶分解方法求解下述问题：$\begin{array}{c}\underset{a}{\max }\underset{t,n}{\Sigma }{R}_n^t\left(P_{x,n}^t\right)-\eta \left(\underset{t}{\Sigma }{G}^t\left(P_{net}^t\right)+\underset{t,m}{\Sigma }{C}_m^t\left(P_{G,m}^t\right)+\underset{t,j}{\Sigma }{H}_j^t\left(|P_{ch,j}^t-P_{B,j}^t|\right)\right)\\ s.t.\\ P_{G,m}^t-P_{G,m}^{t-1}\le P_{G,m}^{up}\\ P_{G,m}^{t-1}-P_{G,m}^t\le P_{G,m}^{down}\\ Q_j^t=Q_j^{t-1}+P_{ch,j}^t-P_{B,j}^t\\ \frac{P_{x,n}^t{g}_n^t}{{\sigma }_n^2}\ge {\gamma }^n\\ \underset{n=1}{\overset{N_c}{\Sigma }}\left(P_{x,n}^t+P_{c,n}^t\right)\le \underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{P}_{G,m}^t-\underset{j=1}{\overset{J}{\Sigma }}\left(P_{ch,j}^t-P_{B,j}^t\right)+P_{net}^t\\ 0\le P_{G,m}^t\le P_{G,m}^{\max },Q_j^{\min }\le Q_j^t\le Q_j^{\max }\le Q_j^{cap},0\le P_{ch,j}^t\le P_{ch,j}^{\max }\\ -P_{ch,j}^{\max }\le P_{B,j}^t\le P_{B,j}^{\max },0\le P_{x,n}^t\le P_{x,n}^{\max },n=1,2,...,N,m=1,2,...,M,\\ j=1,2,...,J,t=1,2,...,T\end{array}---\left(A\right)$其中，变量表示所有优化变量的集合，是第j个电池在时刻t的电量，表示第j个电池的容量，是第n个小区的基站消耗的固定能量，其他变量以及表达式的物理含义同步骤2。步骤4：更新迭代次数k＝k+1，并判断条件是否成立，其中表示判定阈值，其值在0.001～0.000001之间。如果成立则重复步骤2‑4；否则，系统根据计算结果，设定各变量后进行多小区通信。