[发明专利]复杂时段耦合型约束下的水电站群变尺度优化调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及水电调度运行领域，特别涉及一种复杂时段耦合型约束下的水电站群变尺度优化调度方法。

技术背景

水电站群短期优化调度是一个具有大量复杂约束和需求的非线性高维优化问题，特别是水电站的出力爬坡上限、开机与停机最小持续时段数、出力波动控制等复杂时段耦合型约束，给水电调度问题的高效求解带来很大困难，而且这种困难程度还在不断加剧。近几年，随着电网精细化控制要求的不断提高，水电站的运行控制要求也更加严格，通常表现在对电站出力有强制性要求，使得时段耦合型约束的数量快速增加，耦合程度更加紧密。例如，日计划需求从48点（30分钟步长）变为96点（15分钟步长），导致所有约束条件个数成倍增加，尤其时段耦合型约束，在控制需求不变的条件下，时段耦合个数直接翻倍，相邻时段间的出力爬坡上限也直接减半，单一时段的可行决策空间显著缩小；还有其他从电网和电站安稳、经济运行出发提出的特殊任务需求，也不同程度地增加了约束条件的个数和难度。在这种情况下，直接使用传统优化算法进行优化求解面临着较大困难，需要结合水电站群短期调度问题特点，特别是时段耦合型约束特点，设计切实可行且高效的优化方法。

目前国内外相关研究成果鲜有针对时段耦合型约束设计特别的求解方法或处理策略，已有的关联调整模式通常需要对优化算法本身进行改进，耦合难度较大，已发表成果多用于逐次逼近算法，当采用其他成熟水电调度算法时，很难与这种模式充分结合，发挥其有效作用，限制了其推广使用。本发明成果无需对传统优化调度算法进行改进，只需多次使用即可提高水电站群优化调度质量，降低应用难度，具有重要的推广使用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种复杂时段耦合型约束下的水电站群变尺度优化调度方法，通过增大单一时段步长，弱化或松弛复杂时段耦合型约束，扩大决策变量的可行搜索空间，进而改善原问题初始解和优化求解效率。

本发明的技术方案为：

一种复杂时段耦合型约束下的水电站群变尺度优化调度方法，按照下述步骤(1)-(6)完成水电站群变尺度优化调度过程：

(1) 解析水电站群优化调度问题的时段步长（一般为15分钟）和调度周期（一般为1日），确定变尺度优化调度方法的时段步长序列，步长个数记为N，并针对所有时段步长，建立一系列具有相同调度周期和约束条件但不同步长的水电站群优化调度问题；

(2) 按步长从大到小的顺序对各问题进行排序，并初设当前待求解问题编号为n=N，对应的时段步长为Δⁿ，其中1≤n≤N；

(3) 根据问题n的步长大小和原问题（编号为n=1）步长的倍比关系，等效转换部分时段耦合型约束，实现复杂约束的简化或松弛；

(4) 确定问题n的初始解。若n=N，说明面临问题是最大步长调度问题，采用常规等流量调节算法生成初始解，各时段发电流量由水库调度期来水量、初始水位和期末水位控制需求求得；否则，将问题n中各水电站的初始出力过程设置为上一阶段问题n+1的优化出力结果，并从上游至下游对各水电站逐时段进行定出力调节计算，确定电站的库水位和发电流量过程；

(5) 利用传统优化调度算法求解问题n。以逐步优化算法作为求解框架，即进行逐时段搜索寻优：对于任一电站m，在任一时段t，固定时段t-1和t+1的末水位Z_m,t-1、Z_m,t+1，按一定流量步长对t时段进行流量离散，并对t时段进行定流量计算，对t+1时段进行定水位计算，对比不同离散状态下的目标值确定t时段最优发电流量和出力，其中1≤t≤T-1，1≤n≤M；

(6) 令n=n-1，若n≥1，则跳至步骤(3)继续求解下一步长调度问题；否则，水电站群变尺度优化调度过程结束，获取最优结果。

本发明对只需在相同调度周期内，按照单时段步长从大到小的顺序，依次求解一系列具有相同约束和需求但不同步长的水电站群优化调度问题，在求解过程中，小步长问题的初始出力过程直接采用上一阶段大步长问题的优化出力结果，并通过定出力调节计算确定该问题初始解。对比现有技术，本发明通过增大单一时段步长，弱化或松弛时段耦合型约束，扩大决策变量的可行搜索空间，在此过程中，无需对传统优化调度算法进行改进，降低了应用难度，同时可改善原问题初始解和优化求解效率。

附图说明

图1是水电站群变尺度优化调度方法不同时间尺度对应关系示意图。

图2是复杂时段耦合型约束下的水电站群变尺度优化调度方法实施流程图。

图3 (a) 是6小时步长调度问题的某水电站最优出力过程图。