仿射尺度算法及其在水電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度中的應(yīng)用研究.pdf

1、華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文摘要水庫優(yōu)化調(diào)度帶來的巨大經(jīng)濟效益促使越來越多的水電廠注重挖掘自身的運行潛力。另一方面，水電廠自身的特點往往使得一些己經(jīng)開發(fā)出來的優(yōu)化調(diào)度軟件難以應(yīng)用。開發(fā)實用且可靠的調(diào)度模型和算法仍然是一個艱巨的任務(wù)。本文結(jié)合國家重大工程科研項目“三峽數(shù)字梯級決策支持系統(tǒng)”和“三峽梯級調(diào)度自動發(fā)電控制”，分別研究了長江三峽水利工程水庫短期和確定性長期優(yōu)化調(diào)度的模型及其求解方法，取得了一些有價值的研究成果，主要體現(xiàn)在以下幾個方面

2、:(1)詳細(xì)介紹了仿射尺度算法的設(shè)計原理和實現(xiàn)技術(shù)，描述了算法的迭代特性，介紹了迭代步長選擇的方式，使迭代能保證目標(biāo)函數(shù)值單調(diào)下降。針對仿射尺度算法過程中頻繁計算逆矩陣從而占用較多的計算時間的缺點，采用矩陣的OR分解將矩陣求逆轉(zhuǎn)化為對線性方程組的求解，迭代的初始內(nèi)點采用大M法給出。通過三種線性規(guī)劃不同類型解的算例表明了仿射尺度算法的有效性。(2)研究了兩種逼近非線性函數(shù)的線性化技術(shù)的實現(xiàn)策略。在逐次線性逼近中，引入邊界控制參數(shù)保證線性規(guī)

3、劃的有界性，提出了一種有效的參數(shù)修正方法。采用變量擴張的方式解決了近似規(guī)劃與仿射尺度算法的相容性，引入基于線性方向的混沌搜索算法確定非線性規(guī)劃初始內(nèi)點，加快了算法的收斂。在分段線性逼近中，討論了兩種逼近模式在可分離規(guī)劃中的應(yīng)用前景和算法內(nèi)在的局限性。為了比較兩種模式的細(xì)微差別，給出了算例的詳細(xì)解答過程。(3)分析了梯級水電系統(tǒng)短期運行的特點，在此基礎(chǔ)上建立了一種梯級水電系統(tǒng)短期優(yōu)化調(diào)度模型。為了采用逐次線性規(guī)劃求解短期優(yōu)化調(diào)度模型，根據(jù)

4、電站運行的實際背景提出了三個假設(shè)，推導(dǎo)了Tailor一階展開的系數(shù)，建立起線性系統(tǒng)方程。采用分段線性逼近電站的出力特性和水庫特性，對出力雙邊不等式進行轉(zhuǎn)換，使得分段線性逼近簡化了原調(diào)度問題的規(guī)模。(4)結(jié)合長江三峽工程科研項目，分別采用逐次線性規(guī)劃和分段線性逼近算法對三峽梯級水電系統(tǒng)短期優(yōu)化調(diào)度進行了求解。兩種算法的初始化均采用了設(shè)計水頭下的電廠出力特性，區(qū)別在于逐次線性規(guī)劃采用的是連續(xù)函數(shù)而分段線性逼近使用了分段線性函數(shù)。大量計算的結(jié)

5、果表明，初始迭代點的計算采用電廠設(shè)計水頭下的出力華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文ABSTRACTMoreandmorehydroutilitieshavefocusedonimprovementofoperationalpotentialbecauseofaffluenteconomicbenefitderivedfromoptimalreservoirdispatch.Ontheotherhandsomecharacteristicsinsp

6、ecifichydropowerplantsoftenhinderusageofoptimizationsoftwaredevelopedfordispatch.Todevelopapracticalandreliablemodelandalgorithmforschedulingisstillachallengingtask.Thedissertationinvestigatesoptimalshorttermanddetermini

7、sticlongtermdispatchmodelsandalgorithmsagainstthestatekeyprojectTheThreeGorgesDigitalCascadesDecisionSupportSystemandTheThreeGorgesCascadedSchedulingAutomaticGenerationControl.Somevaluableresultsobtainedareoutlinedasfoll

8、ows:(1)Theprincipleandimplementationtechniqueofaffinescalingalgorithm(ASA)areintroducedindetailanditsiterativecharacteristicsaredescribed.Thewaytochooseastepofiterationisalsointroducedwhichguaranteesthemonotonicdecreasei

9、nobjectivefunctionvalue.FrequentlycomputinganinversematrixinASAmayleadtooverriddencomputationaltime.ThereforeQRfactorizationisusedtotranslatethesolutionofinversematrixintotacklingasetoflinearequations.Initialinteriorpoin

10、tforiterationiscomputedbythebigMmethod.CasesaboutthreekindsofsolutioninlinearprogrammingareanalyzedrespectivelyandtheresultsshowthatASAiseffective.(2)Theimplementationstrategiesfortwolinearizationmethodsareresearched.Ins

11、uccessivelinearapproximationthedissertationemploysboundcontrolparameterstosafeguardtheboundaryoflinearprogrammingandproposesanefficientmethodofparametercorrection.Awayofvariableexpansionensuresthecompatibilitybetweenappr

12、oximatedprogrammingandASA.Chaosoptimizationalgorithmbasedonlinearsearchisintroducedtodetermineaninitialinteriorpointfornonlinearprogrammingwhichacceleratestheconvergenceofalgorithm.Inpiecewiselinearapproximationthepromis

13、ingapplicationoftwomodesinseparableprogrammingandintrinsiclimitationsarediscussed.Detailedsolutiontoacaseisprovidedsothatthenuanceofthetwomodescanbediscriminated.(3)Theshorttermoperationalcharacteristicsofcascadedhydroel