水電系統(tǒng)中長期優(yōu)化調度降維方法研究.pdf

1、西電東送實施十多年以來，我國水電實現了跨越式發(fā)展，無論區(qū)域、省級電網水電系統(tǒng)還是特大流域梯級水電站群。水電系統(tǒng)的機組規(guī)模、裝機容量、發(fā)電水頭、電站數目都出現了巨大變化，需要突破水電系統(tǒng)的計算障礙和效率限制。以我國水電最為豐富和集中的西南地區(qū)水電系統(tǒng)調度問題為背景和依托，針對其中極為突出的維數災問題，從知識規(guī)則、并行計算、試驗設計、群體智能等多個途徑，結合水電系統(tǒng)中長期優(yōu)化調度問題，開展了降維方法研究，主要內容有:
　　(1)水電調

2、度問題存在多個復雜約束集，這些約束集直接限制和影響著系統(tǒng)的決策空間，因此如何合理判斷可行空間將為提高系統(tǒng)求解規(guī)模和效率提供可能。為此，提出了知識規(guī)則降維方法來科學識別搜索空間的可行性、降低傳統(tǒng)方法的計算測度。該方法利用集合運算理論將各約束統(tǒng)一映射集成至指定變量區(qū)間，通過電站的有機協(xié)調來動態(tài)辨識水電系統(tǒng)的可行決策空間，實現對搜索空間的合理、高效壓縮。工程實例表明，所提方法能夠有效削減非可行解的冗余計算與存儲，提升傳統(tǒng)方法的計算效率與尋優(yōu)性

3、能，為緩解維數災問題提供了新手段。
　　(2)水電調度傳統(tǒng)算法計算任務存在良好的并行可分性，而多核技術為此提供了可行性。在已有成果基礎上，研究發(fā)現:動態(tài)規(guī)劃并非只能從傳統(tǒng)的單一策略或部分層面實現并行，而是在組合層、階段層、狀態(tài)層、決策層等4個層面均具有良好并行性;除常規(guī)的多初始解并行策略之外，逐步優(yōu)化算法可以在兩階段子問題狀態(tài)組合級別開展并行求解。最后選用經典的Fork/Join多核并行框架對并行方法予以編程實現。應用結果表明，并

4、行方法能夠充分利用多核計算資源，在保證結果一致性的前提下有效縮減運算時間，提高了算法執(zhí)行效率與資源利用效率，為緩解維數災問題提供了新技術。
　　(3)水電調度動態(tài)規(guī)劃及其改進算法多采用全面組合完成優(yōu)化，導致算法計算復雜度呈指數增長、應用范圍極大受限。為此，結合多因素多水平試驗設計方法，提出了正交逐步優(yōu)化算法、正交離散微分動態(tài)規(guī)劃、均勻動態(tài)規(guī)劃等改進算法。所提算法利用試驗設計表從各階段狀態(tài)變量集合中選取部分典型狀態(tài)變量參與計算，規(guī)避

5、了標準算法的枚舉操作;同時利用逐次逼近原理完成迭代搜索，以逐步增大對原始搜索空間的覆蓋度、進而逐步改善結果質量。理論分析與應用結果表明，所提算法計算復雜度均為多項式增長，并能快速獲得優(yōu)質調度結果，為緩解維數災問題提供了新思路。
　　(4)群體智能算法將組合計算的復雜性轉換為進化迭代的復雜性，通常能夠勝任大型水電系統(tǒng)調度問題的求解;但是，受制于固有的機理性缺陷，此類算法一般存在早熟停滯、局部收斂等不足。為此，著力將新興的量子粒子群算