一種梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的正交離散微分動態(tài)規(guī)劃方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水電優(yōu)化調(diào)度運行領(lǐng)域,公開了一種梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的正交離散微分動態(tài)規(guī)劃方法,該方法通過采用正交試驗設(shè)計與離散微分動態(tài)規(guī)劃方法相結(jié)合,以DDDP為基礎(chǔ)框架,將每個階段各電站不同離散狀態(tài)之間的組合分別視為一次多因素多水平試驗優(yōu)選問題:N個電站分別視為N項試驗因素,各電站均在相應鄰域內(nèi)取Q個離散狀態(tài),電站i的不同離散狀態(tài)視為因素i不同水平,各電站離散狀態(tài)構(gòu)成的一個狀態(tài)組合視為一項試驗方案,利用正交表從全部狀態(tài)組合中選取具有“均勻分散,整齊可比”性質(zhì)的部分狀態(tài)組合進行計算。本發(fā)明避免DDDP算法各時段所有電站不同離散狀態(tài)之間的全面組合,有效降低計算復雜度,顯著提升電站計算規(guī)模和運算效率,對大規(guī)模水電系統(tǒng)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問題的研究具有良好的參考和應用價值。
【專利說明】—種梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的正交離散微分動態(tài)規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水電優(yōu)化調(diào)度運行領(lǐng)域,特別涉及一種梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的正交離散微分動態(tài)規(guī)劃方法。
技術(shù)背景
[0002]水電是我國現(xiàn)階段開發(fā)和運行技術(shù)最為成熟、市場競爭力最強的清潔可再生能源,開展大規(guī)模水電系統(tǒng)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度有利于解決我國能源結(jié)構(gòu)時空部分不均,實現(xiàn)電力資源的優(yōu)化配置,促進風能、光伏能等新能源的大規(guī)模并網(wǎng)。隨著全國十三大水電基地的陸續(xù)建成投產(chǎn),各大流域在“梯級、滾動、綜合”的開發(fā)模式下逐步形成了裝機規(guī)模龐大的梯級水電站群系統(tǒng),但是梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問題具有高維次、多階段、非線性、多約束等特點,傳統(tǒng)的動態(tài)規(guī)劃被廣泛應用于求解梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問題,但隨計算規(guī)模擴大面臨嚴峻的“維數(shù)災”問題。DDDP是一種以逐次漸進逼近理論為核心的動態(tài)規(guī)劃改進方法。它首先根據(jù)經(jīng)驗或其他方法獲得可滿足約束條件和邊界條件的初始試驗軌跡,然后在該試驗軌跡的鄰域內(nèi)對各電站不同時段的狀態(tài)變量進行離散形成廊道,并采用常規(guī)動態(tài)規(guī)劃在各時段離散狀態(tài)組合間尋找一條改善軌跡,將本次迭代獲得的最優(yōu)軌跡和相應最優(yōu)策略作為下次迭代的試驗軌跡與試驗策略,反復迭代直至滿足收斂條件。由于DDDP無需在狀態(tài)變量的整個可行域內(nèi)尋優(yōu),僅在試驗軌跡某個鄰域內(nèi)較少的離散點上選優(yōu),與動態(tài)規(guī)劃相比,可有效降低計算存儲量和運算時間。但由于DDDP仍需在各時段對所有電站的不同離散狀態(tài)進行全面組合,當參與計算的水電站數(shù)目增加時依然無法避免“維數(shù)災”問題。假設(shè)系統(tǒng)共有N座電站,每個電站在每個時段均離散Q個狀態(tài),若進行全面組合,單個時段共有Qn種組合,顯然DDDP單時段狀態(tài)組合數(shù)目仍隨電站和狀態(tài)離散數(shù)目呈指數(shù)增長,維數(shù)災問題難以避免。
[0003]本發(fā)明成果采用正交試驗設(shè)計與離散微分動態(tài)規(guī)劃方法(DiscreteDifferential Dynamic Programming, DDDP)相結(jié)合,在構(gòu)造各時段狀態(tài)組合時采用正交試驗設(shè)計選取部分狀態(tài)組合進行計算,避免各電站離散狀態(tài)之間的全面組合,有效降低算法計算復雜度,對大規(guī)模水電系統(tǒng)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問題的研究具有良好的參考和應用價值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的正交離散微分動態(tài)規(guī)劃方法,以處理DDDP存在的維數(shù)災問題。該方法以DDDP為基礎(chǔ),在構(gòu)造各時段狀態(tài)組合時采用正交試驗設(shè)計選取部分狀態(tài)組合進行計算,避免各電站離散狀態(tài)之間的全面組合,有效降低算法計算復雜度,解決水電站數(shù)目增多導致的“維數(shù)災”問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:本發(fā)明揭示了一種梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的正交離散微分動態(tài)規(guī)劃方法,按照下述步驟(I)-(1)完成梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度過程:
[0006](I)設(shè)定狀態(tài)離散數(shù)目Q、最大迭代次數(shù)?和終止精度ε等計算參數(shù)。
[0007](2)由電站數(shù)目N及狀態(tài)離散數(shù)目Q選取合適的Lm(Qf)正交表,取其前N列構(gòu)成所需正交表,此時正交表為Lm(Qn) = (am; ^mxno
[0008](3)根據(jù)人工經(jīng)驗或等流量等方法生成符合各種約束條件的初始試驗軌跡
,并計算獲取各電站初始狀態(tài)離散增量,計算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的正交離散微分動態(tài)規(guī)劃方法,其特征包括如下步驟: (1)設(shè)定狀態(tài)離散數(shù)目Q、最大迭代次數(shù)?和終止精度ε等計算參數(shù); (2)由電站數(shù)目N及狀態(tài)離散數(shù)目Q選取合適的Lm(Qf)正交表,取其前N列構(gòu)成所需正交表,此時正交表為Lm(Qn) = (am;i)MXN; (3)根據(jù)人工經(jīng)驗或等流量等方法生成符合各種約束條件的初始試驗軌跡Z° ?L.,并計算獲取各電站初始狀態(tài)離散增量,計算公式如下:
其中Zu、Ai j分別表示電站i在時段j的初始狀態(tài)及其離散增量; (4)置迭代次數(shù)k= I ; (5)由各電站當前狀態(tài)、相應離散增量及正交表構(gòu)造各時段狀態(tài)組合;以時段j為例,第m個正交試驗方案中電站i相應狀態(tài)mZu計算公式為:
其中bd表示不大于X的最大整數(shù); (6)利用懲罰函數(shù)法和常規(guī)動態(tài)規(guī)劃在各時段狀態(tài)組合中獲取較優(yōu)軌跡z1,若Z1優(yōu)于Z0,則令 Z° = Z1 ; (7)令k= k+Ι,若則轉(zhuǎn)至步驟(10);否則轉(zhuǎn)至步驟⑶; (8)
,則縮小所有電站狀態(tài)離散增量,Vi,jΔij=Δij/2,轉(zhuǎn)至步驟(9);否則返回步驟(5); (9)若
則轉(zhuǎn)至步驟(10);否則返回步驟(5); (10)停止計算,輸出最優(yōu)軌跡Ζ°。
【文檔編號】G06Q50/06GK104166887SQ201410415809
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】程春田, 馮仲愷, 牛文靜, 廖勝利, 武新宇, 李剛, 申建建 申請人:大連理工大學