一種基于內(nèi)點法的罰因子自適應(yīng)機組組合方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于內(nèi)點法的罰因子自適應(yīng)機組組合方法，包括以下步驟：1)將整個日前機組組合問題UC在時間上分解為一系列單小時機組組合SHUC子問題分別求解；2)進行時間解耦處理；3)形成伴隨規(guī)劃；4)內(nèi)點法求解伴隨規(guī)劃并修正罰因子，其中伴隨規(guī)劃為SHUC子問題的伴隨規(guī)劃，即各機組啟停變量：5)啟停變量的修正；6)用內(nèi)點法求解負荷經(jīng)濟分配。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有收斂性好、系統(tǒng)綜合經(jīng)濟效應(yīng)顯著加強、從而機組出力獲得了更加良好的優(yōu)化效果等優(yōu)點。
【專利說明】—種基于內(nèi)點法的罰因子自適應(yīng)機組組合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電機組優(yōu)化組合技術(shù)，尤其是涉及一種基于內(nèi)點法的罰因子自適應(yīng)機組組合方法。
【背景技術(shù)】
[0002]制定日前發(fā)電計劃，預(yù)先對風力發(fā)電機組的啟停和出力進行優(yōu)化配置，對提高風力發(fā)電機組運行效率降低運行成本有著重要意義。原因在于兩個方面:其一，電力系統(tǒng)負荷存在著明顯的周期性與峰谷效應(yīng)，為了滿足負荷的需求，系統(tǒng)內(nèi)機組必須聯(lián)合運行；其二，在不改變啟停機組的數(shù)目的條件下，僅僅依靠調(diào)整開機機組的出力，很難實現(xiàn)電力供需平衡與發(fā)電資源的合理配置。
[0003]機組組合是研究一個調(diào)度周期內(nèi)(一般為一天或一周)在滿足約束條件下，如何合理安排機組的開/停機順序與出力使系統(tǒng)發(fā)電成本最小的問題，它同時包含離散變量(如機組的啟停狀態(tài))及連續(xù)變量(如負荷的經(jīng)濟分配)的混合型高維、動態(tài)非線性優(yōu)化問題。當系統(tǒng)的規(guī)模逐漸增加時，從理論上獲得準確的最優(yōu)解將變得十分困難。
[0004]目前，除窮舉法以外，所有的日前機組組合算法都不能保證有效求得全局最優(yōu)解。然而窮舉法受制于求解問題的規(guī)模，難以應(yīng)用于實際日前機組組合問題的求解。為解決該問題，幾乎所有的優(yōu)化類算法都被嘗試用于求解系統(tǒng)的機組組合問題，大致上可分為三類典型的方法。
[0005]Lee F.N 在文章 The application of commitment utilization factor (CUF)to thermal unit commitment[J].(IEEE Transactions on Power Systems,1991,6 (2):691-698.)中提出了一種考慮負荷變化的優(yōu)先順序法，稱為順序投入法，并且將傳統(tǒng)的經(jīng)濟指標即平均滿負荷費用(Average Full Load Cost)和投入利用因子(CommitmentUtilization Factor)結(jié)合使用，作為排序的指標,取得了良好效果。Fan J在文章Enhancedtechniques on sequential unit commitment with interchange transactions[J].(IEEETransactions on Power Systems, 1996,11 (I):93-100.)中將順序投入法中引入了一個全局決策過程，以克服尋找最優(yōu)解的困難。啟發(fā)式算法的特點是計算速度快、占用內(nèi)存少，可滿足系統(tǒng)的一般需求，因此應(yīng)用廣泛。各啟發(fā)式算法可以單獨使用，也可以與其他數(shù)學優(yōu)化類算法、智能算法相結(jié)合使用，得到更為實用的機組組合問題求解算法。但是，該方法往往難以找到問題的最優(yōu)解。
[0006]數(shù)學優(yōu)化類算法把機組組合問題用數(shù)學方程描述出來，并用解析法求解，最終得到最優(yōu)值。拉格朗日松弛法是一種典型的求解復雜組合優(yōu)化問題的數(shù)學優(yōu)化算法，到目前已經(jīng)取得了大量的理論和應(yīng)用成果。該算法也有明顯的缺陷，主要是受制于目標函數(shù)的非凸性，求解過程存在對偶間隙，常常不能找到原問題的最優(yōu)解，需要采取一定的措施進行構(gòu)造。過多的約束條件會使計算過程復雜化，算法的效率將大大降低。算法的迭代過程易出現(xiàn)振蕩或奇異現(xiàn)象，需要采取相應(yīng)的措施加快收斂過程。
[0007]FAN Hong 在 Improved Genetic Algorithm and Its Application in UnitCommitment Optimization (Proceedings of the EPSA.2004, PP.46-49)提出了一種用遺傳算法解決機組組合問題的方法，該方法對浮點數(shù)和二進制統(tǒng)一編碼，同時利用了浮點編碼方式收斂性好、不容易陷入局部最優(yōu)解的優(yōu)點，以及二進制編碼適于模擬機組啟停狀態(tài)的優(yōu)點 ° SUN L1-yong 在文章 A solution to the Unit Commitment Problem Based onMatrix Real-coded Genetic Algorithm(Proceedings of the EPSA.2006, PP.82-87)提出了一種采用矩陣實數(shù)編碼的遺傳算法，可以避免分解為機組啟停計劃和負荷經(jīng)濟分配的兩層優(yōu)化問題，直接就能通過遺傳操作整體求解機組組合問題。Srinivasan D在文章 A.Heuristics-guided evolutionary approach to multiobjective generationscheduling[C].(Generation, Transmission and Distribution, IEE Proceedings-.1ET,1996,143 (6):553-559.)中提出了啟發(fā)式引導的遺傳算法,用于求解多目標發(fā)電調(diào)度問題，減小了搜索空間。該算法本質(zhì)上是無約束優(yōu)化算法，算法的效率極大地受制于約束條件的處理策略；計算量較大，因此所需時間較長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于內(nèi)點法的罰因子自適應(yīng)機組組合方法，可以在迭代開始時，以較大的罰因子使啟停變量快速向閾值靠攏，同時可使罰因子能隨著迭代進程動態(tài)變化，逐步縮小，從而避開了大罰因子引起的罰函數(shù)形態(tài)的惡化和伴隨的參數(shù)病態(tài)和矩陣奇異，最終引導目標函數(shù)函數(shù)的收斂。
[0009]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0010]一種基于內(nèi)點法的罰因子自適應(yīng)機組組合方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0011]I)將整個日前機組組合問題(Unit Commitment,UC)在時間上分解為一系列單小時機組組合(Single Hour Unit Commitment, SHUC)子問題分別求解；
[0012]2)進行時間解耦處理，受限于機組最大增、減出力約束，機組i在時段t所能達到的最大、最小出力不一定等于額定值Pi, _和Pi, min，由以下方式修正時段t的機組最大、最小出力約束:
【權(quán)利要求】
1.一種基于內(nèi)點法的罰因子自適應(yīng)機組組合方法，其特征在于，包括以下步驟:1)將整個日前機組組合問題UC在時間上分解為一系列單小時機組組合SHUC子問題分別求解；2)進行時間解耦處理，受限于機組最大增、減出力約束，機組i在時段t所能達到的最大、最小出力不一定等于額定值Pi,max和Pi,min，由以下方式修正時段t的機組最大、最小出力約束:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于內(nèi)點法的罰因子自適應(yīng)機組組合方法，其特征在于，所述的步驟4)內(nèi)點法求解伴隨規(guī)劃并修正罰因子具體為:41)計算機組間的互補間歇Ceap，并判斷Ceap是否小于ε，ε為實現(xiàn)給定的收斂指標，若為是，輸出最優(yōu)解，停止計算，否則繼續(xù)執(zhí)行步驟42)；42)計算擾動因子
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于內(nèi)點法的罰因子自適應(yīng)機組組合方法，其特征在于，所述的計算機組間的互補間歇Ceap=lTZ-uTw，其中l(wèi)，u為松弛變量，z，w為朗格朗日乘子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于內(nèi)點法的罰因子自適應(yīng)機組組合方法，其特征在于，所述的步驟5)啟停變量的修正具體為: 令S為修正機組集合，S=U |Pmin⑴-P⑴< ε，i e N}，其中Pmin(i)為機組i的出力下限，P⑴為機組i的實際出力；ε =0.1為給定閾值；WeS,取Ii=O,即關(guān)停此機組。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于內(nèi)點法的罰因子自適應(yīng)機組組合方法，其特征在于，所述的步驟6)用內(nèi)點法求解負荷經(jīng)濟分配具體為: 通過以下模型來求解負荷經(jīng)濟分配，
【文檔編號】G06Q10/04GK103593714SQ201310577830
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】張衛(wèi)東 申請人:上海交通大學