[發明專利]一種基于起作用整數集精確辨識的機組組合優化方法

在審

• 申請號: 201610416311.5
• 申請日: 2016-06-15
• 公開（公告）號: CN107516889A
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 馬曉偉;張磊;張振宇;郭少青;匡洪輝;張德亮;任景;張小東
• 申請（專利權）人: 西北電網有限公司;北京清大科越科技有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.本發明涉及一種基于起作用整數集精確辨識的機組組合優化方法，其特征在于在機組組合所涉及的線性混合整數規劃問題中通過精確辨識起作用整數集，提升問題求解效率。所述方法實施步驟包括：(1)建立數學模型；(2)松弛所有機組啟停變量為連續變量，建立完全松弛的機組組合問題；(3)求解松弛的機組組合問題；(4)判斷所有機組的啟停變量是否滿足整數型要求；(5)將不滿足整數性要求的啟停變量作為起作用啟停狀態變量；(6)對于起作用啟停狀態變量添加整數性約束條件。

2.如權利要求1涉及一種基于起作用整數集精確辨識的機組組合優化方法，其特征在于在機組組合所涉及的線性混合整數規劃問題中通過精確辨識起作用整數集，提升問題求解效率。所述步驟如下所示：

1)建立數學模型

一般情況下，機組組合的優化目標為機組總費用最小為優化目標，機組總費用包括機組運行成本和機組啟停費用。其中，機組的運行成本通常用二次函數來擬合，為加快模型計算速度，可采用分段線性化方法處理，將其轉化為線性目標形式；機組啟停費用，對于每臺機組為固定數值。

機組組合約束條件包括機組側約束和電網側約束兩大類。機組側約束包括機組出力上下限約束、機組爬坡約束、機組最小啟停時間約束、機組開機費用約束、停機費用約束、機組啟停狀態整數性條件等。電網側約束包括負荷平衡約束、系統備用約束、線路傳輸極限約束、斷面傳輸極限約束等。

機組組合模型已成為電網調度運行比較成熟的優化模型。在不影響本發明的前提下，可將其表示如下式(1)：

Min：f_A(I_A，P_A)

s.t.g_A(I_A，P_A)≥0(1)

I_A∈Z_n，P_A∈Rⁿ

式(1)中，P_A為連續變量組成的向量；I_A為整數變量組成的向量；f_A(I_A，P_A)為目標函數；g_A(I_A，P_A)為約束矩陣；Z_n為n維整數向量空間，向量中每個變量取0或1。Z_n＝{[a₁L a_iL a_n]^T|a_i∈{0，1}，i＝1，2L N}。Rⁿ為n維實數向量空間。需要特別說明的是，該問題中整數變量為機組啟停變量；連續變量為機組出力變量。

2)松弛所有機組啟停變量為連續變量，建立完全松弛的機組組合問題

將上述機組組合問題中所有機組啟停變量(即所有整數變量)松弛為0至1閉區間內取值的連續變量，從而得到上述機組組合原問題對所有整數變量松弛后松弛的機組組合問題，可用式(2)表示如下：

Min:fA(IA*,PA)]]>

s.t.gA(IA*,PA)≥0---(2)]]>

IA*∈Dn,PA∈Rn]]>

式(2)中，為將原機組組合問題中整數向量松弛后得到的n維連續變量，D_n為其取值范圍，D_n＝[0，1]。

3)求解松弛的機組組合問題

對由步驟2)所得的完全松弛的機組組合問題或由步驟6)所得的部分松弛的機組組合問題進行求解。該步可采用分支定界等計算方法。由于算法相對成熟，不影響本發明介紹，本文不再贅述。

4)判斷所有機組的啟停變量是否滿足整數型要求

若i號機組t時段啟停狀態變量a_i，t滿足a_i，t∈{0，1}，則認為該變量滿足整數型要求；否則，認為不滿足整數型要求。

若均滿足，則結束；否則執行步驟5)。

5)將不滿足整數性要求的啟停變量作為起作用啟停狀態變量

不滿足整數型要求的任一機組啟停狀態變量a_i，t以及該機組相鄰t_n時段范圍內的啟停狀態變量均定義為起作用啟停狀態變量。

之所以選取不滿足整數型要求的任一機組啟停狀態變量以及該機組相鄰時段范圍內的啟停狀態變量，是基于如下考慮：機組組合問題中機組啟停變量各時段耦合性較大，如果僅將該時段機組啟停變量作為起作用啟停狀態變量，則可能影響相鄰時段優化結果，導致迭代次數增加。

t_n的選取，可根據實際問題耦合性選擇，不做規定。

6)對于起作用啟停狀態變量添加整數性約束條件

將上述起作用啟停狀態變量重新取消松弛，形成整數性約束條件，形成部分松弛的機組組合問題，該問題表示如下：

Min:fA(IA,,IA*,PA)]]>

s.t.gA(IA,,IA*,PA)≥0---(3)]]>

IA,∈Zn,,IA*∈Dn*,PA∈Rn]]>

式中，I’_A為起作用的啟停狀態變量，Z_n’＝{[a₁L a_iL a_n’]^T|a_i∈{0，1}，i＝1，2L n’}。為機組啟停狀態變量中不起作用的啟停狀態變量部分，I’_A與滿足

將上述部分松弛的機組組合問題轉入步驟3)。