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一種基于正交降維搜索算法的水電站群優(yōu)化調(diào)度方法

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一種基于正交降維搜索算法的水電站群優(yōu)化調(diào)度方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及水庫(kù)調(diào)度領(lǐng)域,公開了一種基于正交降維搜索算法的水電站群優(yōu)化調(diào)度方法,其特征是采用一維實(shí)數(shù)矩陣對(duì)水電站群進(jìn)行編碼設(shè)計(jì),獲取維度n。根據(jù)狀態(tài)離散數(shù)目Q及維度n構(gòu)造相應(yīng)正交表。由常規(guī)優(yōu)化調(diào)度方法獲取各水電站初始調(diào)度過(guò)程,并由狀態(tài)離散數(shù)目計(jì)算得到初始搜索步長(zhǎng)。根據(jù)各水電站當(dāng)前狀態(tài)Z1及其搜索步長(zhǎng)、所選正交表構(gòu)造正交試驗(yàn)方案集合,并對(duì)各正交試驗(yàn)方案中各電站相應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行檢查,若發(fā)生越界則修正至可行域。采用懲罰函數(shù)法計(jì)算各試驗(yàn)方案目標(biāo)函數(shù)值,從中選取最優(yōu)試驗(yàn)方案Z2,若Z2目標(biāo)函數(shù)值優(yōu)于Z1目標(biāo)函數(shù),則令Z1=Z2??s本發(fā)明具有原理清晰簡(jiǎn)單、計(jì)算參數(shù)少、收斂速度快、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),可用于水電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度及水資源優(yōu)化配置。
【專利說(shuō)明】一種基于正交降維搜索算法的水電站群優(yōu)化調(diào)度方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于正交降維搜索算法的水電站群優(yōu)化調(diào)度方法,是一種水資源優(yōu)化調(diào)度方法,屬于水資源與水電站群優(yōu)化調(diào)度【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景
[0002]截至2013年底,我國(guó)水電總裝機(jī)規(guī)模超過(guò)2.8億kW,已形成世界上規(guī)模最為龐大復(fù)雜的互聯(lián)水電系統(tǒng),以南方電網(wǎng)為例,目前集中管理調(diào)度的大中型水電站群數(shù)目已超過(guò)100座,規(guī)模如此巨大的水電系統(tǒng)涉及相互制約的海量時(shí)空約束和復(fù)雜多變的綜合利用需求,導(dǎo)致計(jì)算規(guī)模呈爆炸式增長(zhǎng),維數(shù)災(zāi)問(wèn)題日益突出,給各級(jí)調(diào)度管理部門帶來(lái)前所未有的新問(wèn)題和新挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)優(yōu)化方法如逐步優(yōu)化算法、離散微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃(DiscreteDifferential Dynamic Program, DDDP)、動(dòng)態(tài)規(guī)劃逐次逼近法等動(dòng)態(tài)規(guī)劃改進(jìn)算法通過(guò)減少系統(tǒng)階段數(shù)或狀態(tài)數(shù)實(shí)現(xiàn)降維,但在處理大規(guī)模水電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題時(shí)仍會(huì)面臨因狀態(tài)組合過(guò)多引發(fā)的維數(shù)災(zāi)問(wèn)題;遺傳算法(Genetic Algorithm, GA)、粒子群算法等智能算法近年來(lái)在水電優(yōu)化調(diào)度研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,但普遍存在參數(shù)眾多、早熟收斂等問(wèn)題,同時(shí)計(jì)算結(jié)果受問(wèn)題規(guī)模及約束處理方法等影響較大,在實(shí)際工程應(yīng)用中受到一定的限制,因此迫切需要研究適應(yīng)大規(guī)模復(fù)雜水電系統(tǒng)切實(shí)可行的新型優(yōu)化調(diào)度方法。
[0003]正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)作為一種尋求多因素多水平問(wèn)題優(yōu)化試驗(yàn)方案的科學(xué)試驗(yàn)方法,其基本工具是運(yùn)用均衡分布思想和組合數(shù)學(xué)理論構(gòu)造得到的正交表。正交表具有如下性質(zhì):
(I)每一列(因素)的不同水平在試驗(yàn)中出現(xiàn)的次數(shù)相同;(2)任意兩列(因素)的不同水平組合組成的有序數(shù)對(duì)在試驗(yàn)中出現(xiàn)次數(shù)相同;(3)若去掉正交表部分列,剩余列仍能組成新的正交表,與原正交表相比僅處理因素?cái)?shù)減少,其余性質(zhì)不變。依據(jù)正交表開展試驗(yàn)設(shè)計(jì)可從全部試驗(yàn)方案中選取具有“均衡分散,整齊可比”性質(zhì)的部分方案開展試驗(yàn),在大幅減少試驗(yàn)次數(shù)的同時(shí)能夠全面反映客觀事物的變化規(guī)律。
[0004]設(shè)實(shí)驗(yàn)中有F個(gè)因素,各因素均有Q個(gè)水平,若進(jìn)行全面組合實(shí)驗(yàn),則需開展Qf組實(shí)驗(yàn);若按照正交表Lm(Qf)安排試驗(yàn),則只需M組試驗(yàn)。其中Lm(Qf) = (au)MXF,au表示第



Ou-1
i項(xiàng)水平組合(即一種試驗(yàn)方案)中因素j水平,ai;J e {I, 2,…,Q} ; F = ? M = Qu,
u為基本列數(shù),可取任意正整數(shù)。表I為4個(gè)因素水平數(shù)均為3的L9(34)正交表,可以看出:只需開展9次試驗(yàn)即可處理4項(xiàng)均為3水平(1、2、3)的試驗(yàn)因素(1、I1、II1、IV);各因素的不同水平均出現(xiàn)3次;任意兩試驗(yàn)因素(1-11、1-1V等)不同水平構(gòu)成的有序數(shù)對(duì)(1-1、1-2等)均出現(xiàn)I次。表明利用正交表開展試驗(yàn)不僅能夠大幅減少方案數(shù)目(全部試驗(yàn)方案數(shù)目為34 = 81),而且可以保證方案的均衡分散性和整齊可比性。
[0005]表I L9 (34)正交表
[0006]

【權(quán)利要求】
1.一種基于正交降維搜索算法的水電站群優(yōu)化調(diào)度方法,其特征包括如下步驟, (1)選擇參與計(jì)算電站并設(shè)置相應(yīng)約束條件,如各電站出力、水位等約束及系統(tǒng)最小出力約束; (2)設(shè)置相關(guān)計(jì)算參數(shù),包括終止精度、狀態(tài)離散數(shù)目Q、最大迭代次數(shù)等; (3)采用一維實(shí)數(shù)矩陣對(duì)水電站群進(jìn)行編碼設(shè)計(jì),獲取維度η; (4)根據(jù)狀態(tài)離散數(shù)目Q及維度η構(gòu)造相應(yīng)正交表; (5)由常規(guī)優(yōu)化調(diào)度方法獲取各水電站初始調(diào)度過(guò)程,并由狀態(tài)離散數(shù)目計(jì)算得到初始搜索步長(zhǎng); (6)根據(jù)各水電站當(dāng)前狀態(tài)Zl及其搜索步長(zhǎng)、所選正交表構(gòu)造正交試驗(yàn)方案集合,并對(duì)各正交試驗(yàn)方案中各電站相應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行檢查,若發(fā)生越界則修正至可行域; (7)采用懲罰函數(shù)法計(jì)算各試驗(yàn)方案目標(biāo)函數(shù)值,從中選取最優(yōu)試驗(yàn)方案Ζ2,若Z2目標(biāo)函數(shù)值優(yōu)于Z1目標(biāo)函數(shù),則令Z1 = Z2; (8)重復(fù)步驟¢)-(7),直至在當(dāng)前搜索步長(zhǎng)下目標(biāo)函數(shù)無(wú)改進(jìn),即Z1為當(dāng)前搜索步長(zhǎng)下最優(yōu)解; (9)縮小搜索步長(zhǎng),重復(fù)步驟¢)-(8),直至滿足收斂條件后轉(zhuǎn)至步驟(10); (10)停止計(jì)算,輸出最優(yōu)解。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK104182806SQ201410416211
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)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(qǐng)人:大連理工大學(xué)
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