[发明专利]一种基于随机安全域的梯级水电鲁棒优化调度方法

说明书

本发明涉及一种基于随机安全域的梯级水电鲁棒优化调度方法，包括以下步骤：1)根据中长期梯级水电来水的不确定性及其时序相关性建立随机安全域，即考虑来水时序相关性的多波段不确定集合；2)根据多波段不确定集合构建经济性和安全性协调的鲁棒两阶段模型；3)求解鲁棒两阶段模型中第一阶段的跨年梯级水电预调度模型，得到水电站的预调度方案和预测场景下的水库库容；4)将鲁棒两阶段模型中第二阶段的再调度模型转化为max‑min的数学优化问题，并对预调度方案的鲁棒可行性进行判定，通过反馈修正协调优化最终获得具有鲁棒性的调度方案。与现有技术相比，本发明具有精确可靠、考虑来水时序相关性、鲁棒性和经济性相协调等优点。

技术领域

本发明涉及梯级水电调度领域，尤其是涉及一种基于随机安全域的梯级水电鲁棒优化调度方法。

背景技术

跨年梯级水电优化调度的主要任务是以两年为调度周期，月为调度时段，结合两年所有可能来水情况，在满足各种约束条件下通过优化水力发电和水库调度计划。相对于短期优化调度，跨年的梯级水电调度周期更长，可优化空间更大，一直以来都是研究的热点问题。

受自然因素的影响，跨年水电调度周期内水库来水是随机变化的，为此假定来水为固定值的确定性调度方法适用性有限，而考虑来水不确定性的随机优化调度方法更具实用性。现有方法中大多根据假定的概率分布函数或者多场景技术来模拟来水的不确定性。然而中长期来水的概率分布函数通常都是难以获得的，此外为了保证调度方案的可靠性需要考虑大量场景，计算效率偏低，实际应用效果受限。当难以获得不确定参数的概率分布函数时，鲁棒优化法提供了更加可靠的调度策略。不同于随机规划法，鲁棒优化通过不确定集来描述不确定性，即将不确定因素的所有可能的实现情况划定在集合中。鲁棒优化理论目前已初步应用于随机优化问题的求解。然而现有文献中鲁棒优化理论多用于处理风电的不确定性，针对梯级水电来水不确定性的应用较少涉及。梯级水电之间的水电耦合关系会进一步增加鲁棒优化理论应用的难度。

鲁棒优化是通过应对不确定集中的最恶劣情况，来保证所有可能情况的可行性。当不确定集仅用一个波段描述时，其最恶劣情况为所有参数均处于最极端的情况，然而由于不确定参数之间的内在联系，所有参数同时处于极端情况的发生概率极小甚至不存在，考虑到梯级水电站水库来水是连续，非平稳的随机过程，表现出或强或弱的时序相关性，直接采用传统的不确定集构建方法会导致不确定集的不准确性。

因此，急需一种新的梯级水电鲁棒调度方法，更加准确和严谨的描述水库来水的内在特性和时序相关性，以获取安全性和经济性相协调的鲁棒调度方案。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于随机安全域的梯级水电鲁棒优化调度方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于随机安全域的梯级水电鲁棒优化调度方法，包括以下步骤：

1)根据中长期梯级水电来水的不确定性及其时序相关性建立随机安全域，即考虑来水时序相关性的多波段不确定集合；

2)根据多波段不确定集合构建经济性和安全性协调的鲁棒两阶段模型；

3)求解鲁棒两阶段模型中第一阶段的跨年梯级水电预调度模型，得到水电站的预调度方案和预测场景下的水库库容；

4)将鲁棒两阶段模型中第二阶段的再调度模型转化为max-min的数学优化问题，并对预调度方案的鲁棒可行性进行判定，通过反馈修正协调优化最终获得具有鲁棒性的调度方案。

所述的步骤1)具体包括以下步骤：

11)根据中长期梯级水电来水的随机特性，建立来水不确定集，并将来水不确定集划分为B段，得到来水多波段不确定集；

12)基于来水的时序分布特性以及流域相关性，建立来水时序相关性约束；