考虑5G车联网的通信基站储能优化方法、系统及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法、系统及装置，其特征在于，方法包括以下步骤：步骤1，分别以5G车联网的通信基站储能的成本最低和可靠性最高为原则构建第一目标函数和第二目标函数；步骤2，采用自适应随机权重的粒子群算法对于第一目标函数和第二目标函数分别进行求解，并采用最优解对通信基站储能进行优化；其中，第一目标函数和第二目标函数的自适应随机权重在算法迭代过程中的演变是由第一目标函数的惯性权重和第二目标函数的惯性权重共同生成的随机数实现的。本发明专利技术充分考虑基站储能的建设成本和可靠性，选用合理的目标函数和约束条件，获得了有效的储能布置。布置。布置。

【技术实现步骤摘要】
考虑5G车联网的通信基站储能优化方法、系统及装置


[0001]本专利技术涉及智能电网领域，更具体的，涉及一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]第五代移动通信技术（5G，Fifth
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Generation Mobile Communication Technology）因其高速率、低时延和大连接的特点，实现了快速的商用落地和业务场景调整，为物联网的万物互联交互创造了可能。以车联网为代表的5G应用场景能够利用新一代车载通信设备实现车与车、车与路、车与人、车与服务平台之间的无延时信息交流与数据共享，大幅提升了交通运行效率。为了实现道路交通路网5G网络的全覆盖，支撑车载终端的5G通信，运营商巧妙的利用交通信号灯等路网设备架设5G基站，实现了路面5G信号的全覆盖。然而，这一物联技术也对电网的供能提出了更高要求。
[0003]通常来说，在5G交通路网通信网中，5G基站会被安装在交通信号灯等位置，因此，基站的有源天线（AAU，Active Antenna Unit）部分必须简单小巧、易于安装。为了保证在断电情况下5G信号也能够实现交通路网的全时域的覆盖，以及考虑到5G基站耗电量严重，因此目前的5G基站中，也会在室内机房的室内基带处理单元BBU（Building Base Band Unit）处安装储能电池，从而提升电源可靠性，同时起到对电网进行削峰填谷，降低交通路网中电力系统的用能成本的作用。在车联网中，AAU设备主要用于实现数据信号的收发，因此其功耗会随着数据负荷的变化而发生变化，其中采用的大规模天线技术也使得AAU设备的耗电量大幅增加。另一方面，BBU设备的用电量则不会过多的受到业务负荷的影响。
[0004]因此，为了确保车联网系统的安全运行，则应当同时为车联网通信基站配置相应的储能。而现有技术中，由于为了小型5G基站单独配置储能并不符合经济性要求，因此大多数的小型5G基站并不具备储能结构，即便是已经具备了储能结构的5G基站，其供电可靠性也不高。
[0005]针对上述问题，本专利技术中提供了一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法、系统及装置。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法、系统及装置，建立成本最低的第一目标函数和可靠性最高的第二目标函数并采用自适应随机权重的粒子群算法进行求解，从而获得最优储能方法。
[0007]本专利技术采用如下的技术方案。
[0008]本专利技术第一方面，涉及一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法，其中，方法包括以下步骤：步骤1，分别5G车联网的通信基站储能的成本最低和可靠性最高为原则构建第一目标函数和第二目标函数；步骤2，采用自适应随机权重的粒子群算法对于第一目标函数和第二目标函数分别进行求解，并采用最优解对通信基站储能进行优化其中，第一目标函
数和第二目标函数的自适应随机权重在算法迭代过程中的演变是由第一目标函数的惯性权重和第二目标函数的惯性权重共同生成的随机数实现的。
[0009]优选的，第一目标函数的计算公式为式中，为通信基站储能的设备购置成本，且有，其中，为设备购置时的基准利率，为设备的使用期限，为设备的容量，为设备的单位容量成本，为设备在储能周期内的更换次数；为通信基站储能的运维成本，且有，其中，一天中的采样时刻=1，2，
…
，T，和分别为储能设备的充电系数与放电系数，为t时刻下的储能充放电功率，与分别为储能充电工况下的运维成本系数和放电工况下的运维成本系数；为通信基站储能参与削峰填谷后电网的收益，且有，其中，为储能设备在使用期限D中的当前使用天数，为电网电价，为储能投运前电网中的用户购电总功率，为储能投运后电网中的用户购电总功率。
[0010]优选的，储能充电工况下的运维成本系数的计算公式为储能放电工况下的运维成本系数的计算公式为式中，为储能电池的初始投资成本，为储能电池的最大循环次数，和为预先设计的常数，分别表征储能电池的充电和放电影响因子，和为储能电池的初始容量和濒临淘汰时的容量，为储能电池在时刻t下的剩余电量。
[0011]优选的，第二目标函数的计算公式为
式中，为期望，为通信基站的失电负荷，为设备的故障率。
[0012]优选的，采用自适应随机权重的粒子群算法同时对第一目标函数和第二目标函数进行求解；其中，自适应随机权重的粒子群算法中第i个粒子的惯性权重为式中，为一个随机函数；和分别为第一目标函数的惯性权重、第二目标函数的惯性权重。
[0013]优选的，第一目标函数的惯性权重为第二目标函数的惯性权重为式中，和分别为算法预先设定的惯性权重初始值和终止值，，均基于第一目标函数和第二目标函数的单独粒子群迭代过程获得；并且，和分别为粒子位置变量的最大值与最小值，由每次迭代过程中粒子群中每个粒子的位置确定，为算法的维度数，取值为1至之间的整数，为第k次迭代过程中，种群的最优位置向量中的第dim分量，为第i个粒子第k次迭代过程中在第维度上的位置。
[0014]优选的，采用帕累托解对算法的最优解进行计算，将密集距离最大的粒子作为当前迭代次数下的帕累托解以对于帕累托解进行更新。
[0015]优选的，粒子的密集距离为其中，和为
距离最近的两个粒子，和分别为第一目标函数和第二目标函数的最大值。
[0016]本专利技术第二方面，涉及一种考虑5G车联网的通信基站储能优化系统，系统采用本专利技术第一方面中所述的一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法实现。
[0017]本专利技术第三方面，涉及一种考虑5G车联网的通信基站储能优化装置，装置用于实现如本专利技术第一方面中所述的一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法。
[0018]本专利技术的有益效果在于，与现有技术相比，本专利技术方法充分考虑到5G车联网的通信基站储能的建设成本和可靠性等问题，选用了合理的目标函数和约束条件，并将上述函数与条件中的相关参数输入至粒子群算法中，从而获得了有效的储能布置方法。
[0019]本专利技术的有益效果还包括：1、本专利技术中充分考虑储能布置过程中两个目标函数中参数相互交叉影响的问题，从而同时考虑了两个目标函数的自身特性并构建了合理的随机权重，提高了算法的收敛速度。
[0020]2、另外，针对粒子群算法解决复杂问题时容易早熟收敛，陷入局部最小导致局部寻优能力较差的缺点，本专利技术还提出了新的帕累托解集的更新方式，使得最优解的分布更加均匀，提高了算法解的多样性。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一种5G车联网的通信基站的设备部署示意图；图2为本专利技术一种5G车联网的通信基站的设备日用电量与4G条件下设备日用电量的对比示意图；图3为本专利技术一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法的步骤示意图；图4为本专利技术一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法中单个目标函数的惯性权重随粒子与最有解之间的距离发生变化的示意图；图5为本专利技术一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法中帕累本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，分别以所述5G车联网的通信基站储能的成本最低和可靠性最高为原则构建第一目标函数和第二目标函数；步骤2，采用自适应随机权重的粒子群算法对于第一目标函数和第二目标函数分别进行求解，并采用最优解对所述通信基站储能进行优化；其中，所述第一目标函数和第二目标函数的自适应随机权重在所述算法迭代过程中的演变是由第一目标函数的惯性权重和第二目标函数的惯性权重共同生成的随机数实现的。2.根据权利要求1中所述的一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法，其特征在于：所述第一目标函数的计算公式为式中，为所述通信基站储能的设备购置成本，且有，其中，为所述设备购置时的基准利率，为所述设备的使用期限，为所述设备的容量，为所述设备的单位容量成本，为所述设备在储能周期内的更换次数；为所述通信基站储能的运维成本，且有，其中，一天中的采样时刻=1，2，
…
，T，和分别为储能设备的充电系数与放电系数，为t时刻下的储能充放电功率，与分别为所述储能充电工况下的运维成本系数和放电工况下的运维成本系数；为所述通信基站储能参与削峰填谷后电网的收益，且有，其中，为所述储能设备在使用期限D中的当前使用天数，为电网电价，为所述储能投运前电网中的用户购电总功率，为所述储能投运后电网中的用户购电总功率。3.根据权利要求2中所述的一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法，其特征在于：所述储能充电工况下的运维成本系数的计算公式为所述储能放电工况下的运维成本系数的计算公式为
式中，为储能电池的初始投资成本，为所述储能电池的最大循环次数，和为预先设计的常数，分别表征所述储能电池的充电和放电影响因子，和为所述储能电池的初始容量和濒临淘汰时的容量，为所述储能电池在时刻t下的剩余电量。4.根据权利要求3中所述的一种考虑5G车联网的通信基站储能优化方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢德龙，童充，黄馨仪，汪新浩，王路春，缪继东，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司，
类型：发明
国别省市：