兼顾调峰与通航的梯级水电站多目标调度的MILP方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115099494A(43)申请公布日2022.09.23(21)申请号202210734965.8G06F111/04(2020.01)(22)申请日2022.06.27G06F111/06(2020.01)G06F113/04(2020.01)(71)申请人中国南方电网有限责任公司地址510530广东省广州市黄埔区科学城科翔路11号申请人大连理工大学(72)发明人吴慧军李树山唐红兵廖胜利程春田马翔宇(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200专利代理师梅洪玉(51)Int.Cl.G06Q10/04(2012.01)G06Q50/06(2012.01)G06F30/20(2020.01)权利要求书4页说明书11页附图4页(54)发明名称兼顾调峰与通航的梯级水电站多目标调度的MILP方法(57)摘要本发明涉及水电调度及电网运行领域，公开了一种兼顾调峰与通航的梯级水电站多目标调度的MILP方法。电网调峰与河道通航需求间的矛盾是水电航运梯级调度时所面临的突出问题，区间回水的顶托作用加剧了问题的复杂性。本发明建立了考虑回水影响的梯级水电站群短期多目标优化调度的MILP模型，模型中以剩余负荷平均距与下游尾水位平均距最小为目标，将非线性约束通过函数聚合后，利用直六面体栅格化技术与SOS2约束方法实现约束线性化，最终应用NBI方法求解，得到多目标问题的Pareto解集。所提方法可以充分计及回水顶托影响，兼顾调峰与通航需求，高效求解多目标调度问题并获得较理想的结果，是一种切实有效的方法。CN115099494ACN115099494A权利要求书1/4页1.一种兼顾调峰与通航的梯级水电站多目标调度的MILP方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)构造调峰、通航需求的目标函数如式(1)‑(2)所示，分别以电网剩余负荷平均距最小以及下游反调节水电站尾水位平均距最小作为调峰目标与通航目标：式中，f1为电网剩余负荷平均距；t为时段编号；T为调度时段总数；n为电站编号；N为电站总数；Dt、D′t分别为t时段电网面临负荷及剩余负荷，MW；Pn,t为电站n在t时段出力，MW；f2为下游水电站尾水位平均距；为t时段最后一级水电站的尾水位，m；为最后一级电站尾水位平均值，m；分别引入非负辅助变量δt、将目标函数转化为：(2)将非线性约束聚合为等效动力函数并对其线性化根据式(5)水位库容关系、式(6)尾水位下泄流量关系、式(7)水头计算公式、式(8)出力特性曲线等非线性约束之间的联系，将其聚合为一个多元高次函数，即等效动力函数，如式(9)‑(10)所示；然后根据精度要求将其栅格化，从而形成数个直六面体栅格，利用栅格点权重λi,j,k及法平面的SOS2约束线性化等效动力函数：3式中，Vn,t为t时段电站n的库容，m；为电站n的水位库容关系曲线；Zn,t为t时段电站n的坝上水位，m；2CN115099494A权利要求书2/4页式中，为电站n的尾水位泄量关系曲线，当有回水顶托影响时，电站n的尾水位与出库流量及下游水库坝上水位有关；无回水顶托影响时，则只与出库流量有关；Qn,t为电站n3在t时段的出库流量，包括发电流量qn,t及弃水流量Sn,t，m/s；为t时段电站n的尾水位，m；式中，Hnt、分为t时段电站n的净水头及水头损失值，m；式中，为电站n的动力特性曲线，即出力、发电流量及水头的三维关系曲线；由于实际调度中要尽量避免弃水，故弃水流量Sn,t取为0，即Qn,t＝qn,t，则公式(9)的表述为：式中，Γn(qn,t,Vn,t,Vn+1,t)为一非线性函数，聚合了包括水位库容、考虑回水顶托影响的尾水位泄量、机组动力特性曲线的所有非线性项，在空间中以四维超曲面形式存在，约束着点(qn,t,Vn,t,Vn+1,t)；只要已知任意时段t电站n的发电流量qn,t、库容Vn,t及下游电站n+1的库容Vn+1,t，就可通过函数Γn(·)唯一确定出力Pn,t，故称为等效动力函数，约束(5)‑(8)也就转换为式(10)；(3)利用法线边界交叉法NBI转化目标函数分别针对调峰f1(δt)、通航单目标进行优化求解，得到仅考虑调峰目标时的优化结果及与之相应的通航目标和仅考虑通航目标时的优化结果及与之相应的调峰结果由此得到支付矩阵Φ；将支付矩阵归一化，得到“乌托邦点”及“乌托邦线”；确定“乌托邦线”上点P的坐标(μ1,μ2)，将目标函数转换为最大化“乌托邦线”上的点P(μ1,μ2)与虚设Pareto前沿上的点O之间的距离d；(4)建立MILP模型并求解将包括水量平衡约束、库容上下限约束、始末库容约束、发电流量上下限约束、出库流量上下限约束、电站出力上下限约束、出力爬坡约束的线性约束及线性化后的等效动力函数(10)加入模型中