L uđ th chin th ut toán di tru yn

Một phần của tài liệu Tối ưu hóa hệ thống microgrid cho hệ thống lưới điện đảo phú quý sử dụng giải thuật di truyền (Trang 47 - 54)

S đ th c hi n gi i thu t di truy n:

1. Kh i t o m t qu n th ban đ u (các đáp án ban đ u c a bài toán).

2. Xác đnh giá tr hàm m c tiêu (fitness) cho m i cá th trong qu n th .

3. T o ra qu n th m i b ng cách lai ghép chéo (crossover) t các cá th hi n t i có ch n

l c (selection), đ ng th i t o ra các đ t bi n (mutation) trong qu n th m i theo m t xác

xu t nh t đ nh.

4. Các cá th trong qu n th m i sinh ra đ c thay th cho các cá th trong qu n th c . 5. N u đi u ki n d ng th a thì gi i thu t d ng l i và tr v cá th t t nh t cùng v i giá tr hàm m c tiêu c a nó, n u khơng thì quay l i b c 2.

ây là s đ chung nh t áp d ng cho r t nhi u l p bài toán s d ng gi i thu t di truy n.

t bi n Gi i mã ánh giá H i t ? K t thúc B t đ u Kh i đ ng ánh giá Mã hóa Ch n l c Lai ghép KHƠNG CĨ

4.2. Xây d ng thu t tốn

Tơi đư d a trên hàm thu t toán di truy n (GA) đư đ c phát tri n t i ph n m m Matlab,

đ gi i quy t các v n đ mà lu n v n đư đ t ra. Thu t tốn có có hai ch c n ng c b n,

m t đ t i u hóa, ch y thu t tốn di truy n đ y đ và m t ch c n ng khác đ mô ph ng,

áp d ng hàm chi phí cho m t gi i pháp thi t k và mơ ph ng dịng đi n hàng gi cho

gi i pháp đó. Các m c tiêu mà thu t toán h ng đ n là hàm chi phí và đ tin c y, trong

đó đ tin c y đ c đ nh ngh a là s gi m i n m mà t i đi n đ c cung c p hồn tồn

b ng n ng l ng gió, n ng l ng m t tr i ho c n ng l ng pin và m t cho chi phí vịng

đ i. Bao g m sáu bi n quy t đ nh: nghiêng PV, góc ph ng v PV, công su t l p đ t PV (W), chi u cao tuabin gió, cơng su t l p đ t tuabin gió (W) và cơng su t l p đ t ESS (W) [19].

Tôi đư th c hi n m t s s a đ i đ i v i thu t toán. Vi c thêm gi i h n d i và gi i h n

trên cho t ng bi n quy t đnh, giá tr đ u vào, population size và s generations làm đ u

vào do ng i dùng đ nh c u hình cho phép chúng tơi tinh ch nh ph m vi bi n quy t đ nh

và gi m thi u th i gian th c thi b ng cách ch ch y s generations c n thi t đ có đ c m t b Pareto n đ nh.

4.2.1. Gi i thi u v hàm gamultiobj

Ph n này mô t hàm gamultiobj s d ng đ t o m t t p h p các đi m trên m t tr c Pareto. Hàm gamultiobj s d ng thu t toán di truy n ti n hóa có ki m sốt (m t bi n th c a NSGA-II). M t thu t tốn di truy n ti n hóa ln c i ti n nh ng cá nhân có giá tr th l c t t h n (x p h ng). Thu t tốn di truy n ti n hóa đ c ki m sốt c ng giúp nh ng cá th có th giúp t ng tính đa d ng c a qu n th ngay c khi chúng có giá tr th l c

th p h n [20].

4.2.2. Thu t ng đa m c tiêu

H u h t các thu t ng đ c s d ng cho hàm gamultiobj đ u gi ng v i Thu t ng GA. Tuy nhiên, có m t s đi u kho n b sung, đ c mô t trong ph n này.

Tínhă uăth (Dominance) - i m x chi m u th đ i v i đi m y đ i v i hàm m c tiêu có giá tr vect f khi:

Thu t ng "th ng tr " ("dominate" ) t ng đ ng v i thu t ng "kém h n:" ("inferior:") x th ng tr y chính xác khi y kém x.

T p h p không b chi ph i (non-dominated) trong s t p h p các đi m P là t p h p các đi m Q thu c P không b chi ph i b i b t k đi m nào trong P.

C p (Rank) - i v i nh ng cá th kh thi, có m t đ nh ngh a l p đi l p l i v th h ng c a m t cá th . Các cá th c p 1 không b chi ph i b i b t k cá th nào khác. Các cá th H ng 2 ch b chi ph i b i các cá th c p 1. Nói chung, các cá th c p k ch b th ng tr b i các cá th c p k–1 ho c th p h n.

Hình 4.3. Hình nh minh h a cho C p (Rank)

Nh ng cá th có c p th p h n có c h i đ c l a ch n cao h n (c p th p h n s t t h n).

T t c các cá th kém kh thi đ u có c p kém h n b t k cá th kh thi nào. Trong t p h p kh thi, c p là th t theo th c đo kh n ng không kh thi đ c s p x p, c ng v i c p cao nh t cho các cá th kh thi.

Thu t toán gamultiobj s d ng c p đ ch n cha m .

Kho ngăcáchăđôngăđúc (Crowding Distance) - Kho ng cách đông đúc là th c đo m c

đ g n g i c a m t cá th v i nh ng cá th khác g n nh t. Thu t toán gamultiobj đo

kho ng cách gi a các cá th có cùng c p. Theo m c đnh, thu t toán đo kho ng cách trong không gian hàm m c tiêu. Tuy nhiên, b n có th đo kho ng cách trong khơng gian

bi n quy t đ nh (còn đ c g i là không gian bi n thi t k ) b ng cách đ t tùy ch n DistanceMeasureFcn thành {@ distancecrowding, 'genotype'}.

Thu t toán đ t kho ng cách c a các cá th t i các v trí c c biên là Inf. i v i các cá

th cịn l i, thu t tốn tính tốn kho ng cách d i d ng t ng trên các kích th c c a kho ng cách tuy t đ i chu n hóa gi a các hàng xóm đ c s p x p c a cá th . Nói cách

khác, đ i v i th nguyên m và đ c s p x p, chia t l riêng l i:

Thu t toán s p x p t ng th nguyên riêng bi t, vì v y thu t ng hàng xóm có ngh a là hàng xóm trong m i th nguyên. Các cá th cùng c p có kho ng cách cao h n có c h i đ c ch n cao h n (kho ng cách càng cao càng t t). B n có th ch n m t th c đo

kho ng cách đông đúc khác v i ch c n ng @distancecrowding m c đnh. Kho ng cách

đông đúc là m t y u t trong vi c tính tốn m c chênh l ch, là m t ph n c a tiêu chí

d ng. Kho ng cách đông đúc c ng đ c s d ng nh m t y u t quy t đnh trong l a ch n gi i đ u, khi hai cá nhân đ c ch n có cùng c p.

chênh (Spread) – chênh là th c đo chuy n đ ng c a t p Pareto. tính tốn

đ chênh, thu t toán gamultiobj tr c tiên đánh giá , đ l ch chu n c a th c đo kho ng cách t p trung c a các đi m n m trên m t tr c Pareto v i kho ng cách h u h n. Q là s đi m này và d là s đo kho ng cách trung bình gi a các đi m này. Sau đó,

thu t tốn đánh giá , t ng trên k ch s hàm m c tiêu c a chu n c a s khác bi t gi a

đi m Pareto giá tr nh nh t hi n t i cho ch s đó và đi m t i thi u cho ch s đó trong l n l p tr c đó. chênh đ c bi u di n nh sau:

chênh là nh khi các giá tr c a hàm m c tiêu c c tr không thay đ i nhi u gi a các l n l p (ngh a là nh ) và khi các đi m trên m t tr c Pareto đ c tr i đ u (ngh a là nh ). Thu t toán gamultiobj s d ng đ chênh trong đi u ki n d ng. Vi c l p l i s d ng l i khi đ chênh không thay đ i nhi u và đ chênh cu i cùng nh h n m c trung bình c a các đ chênh tr c đó.

4.2.3. Kh i t o

B c đ u tiên trong hàm gamultiobj là t o m t t p h p ban đ u. Hàm t o t p h p ho c

b n có th đ a ra m t t p h p ban đ u ho c m t ph n t p h p ban đ u b ng cách s d ng tùy ch n InitialPopulationMatrix. S l ng cá th trong qu n th đ c đ t thành giá tr c a tùy ch n Kích th c qu n th . Theo m c đ nh, gamultiobj t o ra m t t p h p

kh thi đ i v i các gi i h n và ràng bu c tuy n tính, nh ng khơng nh t thi t kh thi đ i

v i các ràng bu c phi tuy n. Thu t toán t o m c đnh là @gacreationuniform khi khơng có ràng bu c ho c ch có ràng bu c b ràng bu c và @gacreationlinearfeasible khi có ràng bu c tuy n tính ho c phi tuy n. Gamultiobj đánh giá hàm m c tiêu và các ràng bu c đ i v i t p h p, đ ng th i s d ng các giá tr đó đ t o đi m s cho t p h p.

4.2.4. S l p l i

S l p l i chính c a h gamultiobj di n ra nh sau.

- B c 1: Ch n b m cho th h ti p theo b ng cách s d ng ch c n ng l a ch n trên qu n th hi n t i. Ch c n ng l a ch n tích h p duy nh t có s n cho gamultiobj là gi i đ u nh phân. B n c ng có th s d ng m t ch c n ng l a ch n tùy ch nh.

- B c 2: T o con t các c p b m đư ch n b ng cách gây đ t bi n và lai chéo.

- B c 3: Cho đi m tr em b ng cách tính tốn các giá tr hàm m c tiêu và tính

kh thi c a chúng.

- B c 4: K t h p dân s hi n t i và tr em thành m t ma tr n, dân s m r ng. - B c 5: Tính phân c p và kho ng cách đông đúc cho t t c các cá th trong qu n th m r ng.

- B c 6: C t b t qu n th m r ng đ có các cá th Kích th c qu n th b ng cách gi l i s l ng cá th thích h p c a m i c p b c.

Khi bài tốn có các ràng bu c s nguyên ho c tuy n tính (bao g m c các gi i h n), thu t toán s đi u ch nh s ti n hóa c a t ng th .

4.2.5. i u ki n d ng

Các đi u ki n d ng sau đ c áp d ng. M i đi u ki n d ng đ c liên k t v i m t tín

B ng 2. Gi i thích các đi u ki n d ng c a thu t tốn Tín hi u Tín hi u thốt (exitflag Value) i u ki n d ng

1 Giá tr trung bình hình h c c a s thay đ i t ng đ i v giá tr c a m c chênh l ch trên các tùy ch n Các th h MaxStallGenerations nh h n các tùy ch n FunctionTolerance và m c chênh l ch cu i cùng nh h n m c chênh l ch giá tr trung bình trong các tùy ch n tr c đây Các th h MaxStallGenerations

0 ư v t quá s th h t i đa

-1 T i u hóa đ c k t thúc b i m t hàm đ u ra

-2 Khơng tìm th y đi m kh thi

-5 ư v t quá gi i h n th i gian

4.2.6. Ràng bu c s nguyên và tuy n tính

Khi m t bài tốn có các ràng bu c s nguyên ho c tuy n tính (bao g m c các gi i h n), thu t toán s đi u ch nh s phát tri n c a t ng th .

Khi v n đ có c ràng bu c s nguyên và tuy n tính, ph n m m s s a đ i t t c các cá th đ c t o thành kh thi đ i v i các ràng bu c đó. B n có th s d ng b t k hàm t o, đ t bi n ho c chéo nào và toàn b t ng th v n kh thi đ i v i các ràng bu c s ngun và tuy n tính.

Khi bài tốn ch có các ràng bu c tuy n tính, ph n m m không s a đ i các cá nhân đ

kh thi đ i v i các ràng bu c đó. B n ph i s d ng các hàm t o, đ t bi n và chéo đ duy

trì tính kh thi đ i v i các ràng bu c tuy n tính. N u khơng, dân s có th tr nên không kh thi và k t qu có th là khơng kh thi. Các tốn t m c đ nh duy trì tính kh thi tuy n

tính: gacreationlinearfeasible ho c gacreationnonlinearfeasible đ t o,

mutationadaptfeasible cho s đ t bi n và crossoverinter ngay l p t c cho s giao nhau. Các thu t tốn n i b cho tính kh thi c a s nguyên và tuy n tính t ng t nh các thu t toán thay th . Khi m t bài tốn có các ràng bu c v s nguyên và tuy n tính, thu t

tốn đ u tiên t o ra các đi m kh thi tuy n tính. Sau đó, thu t tốn c g ng th a mãn các

ràng bu c s nguyên b ng cách làm tròn các đi m kh thi tuy n tính thành các s nguyên b ng cách s d ng phép tính tốn c g ng gi cho các đi m kh thi tuy n tính. Khi q trình này khơng thành cơng trong vi c thu đ c đ đi m kh thi đ xây d ng m t t p

h p, thu t toán g i intlinprog đ c g ng tìm thêm các đi m kh thi liên quan đ n gi i h n, ràng bu c tuy n tính và ràng bu c s nguyên.

Sau đó, khi đ t bi n ho c giao nhau t o ra các thành viên qu n th m i, các thu t toán

đ m b o r ng các thành viên m i là s nguyên và tuy n tính kh thi b ng cách th c hi n

các b c t ng t . M i thành viên m i đ c s a đ i, n u c n, đ g n nh t có th v i

giá tr ban đ u c a nó, đ ng th i đáp ng các ràng bu c và gi i h n s nguyên và tuy n tính.

4.3. Mơ t v các mơ hình

Các mơ hình đ c xây d ng b ng ph n m m Matlab, đ c th hi n b ng l uđ t i các

hình Hình 4.4 đ n 4.7. Mơ hình có th đ c s d ng cho c vi c mô ph ng và t i u hóa h th ng hybrid. Có th mơ ph ng h th ng hybrid PV-Wind-ESS-Diesel. M i quan h gi a ch đ mô ph ng và t i u hóa và các t p liên quan đ c mơ t i các m c 4.3.1 và 4.3.2.

Hình 4.4. L u đ thu t toán h th ng máy phát Diesel Nh p các thông s đ u

Một phần của tài liệu Tối ưu hóa hệ thống microgrid cho hệ thống lưới điện đảo phú quý sử dụng giải thuật di truyền (Trang 47 - 54)