[發(fā)明專(zhuān)利]一種耦合聚類(lèi)分析和決策樹(shù)的梯級(jí)水電站群短期發(fā)電調(diào)度方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810229693.X
• 申請(qǐng)日: 2018-03-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108470249B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申建建;張楠男;程春田;張聰通
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G16Z99/00
• 分類(lèi)號(hào): G16Z99/00
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專(zhuān)利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種耦合聚類(lèi)分析和決策樹(shù)的梯級(jí)水電站群短期優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)建立梯級(jí)水電站電量匹配關(guān)系：基于梯級(jí)水電站實(shí)際發(fā)電數(shù)據(jù)，采用相關(guān)分析法確定上下游電量匹配關(guān)系，包括以下兩步驟：

(a)確定上游水電站發(fā)電量相關(guān)因子：上游電站具有年調(diào)節(jié)及以上調(diào)節(jié)庫(kù)容，日內(nèi)入庫(kù)流量和下游尾水位對(duì)日發(fā)電量影響小，發(fā)電量主要與庫(kù)水位和發(fā)電流量相關(guān)，采用回歸分析方法得到發(fā)電量與庫(kù)水位和發(fā)電流量的關(guān)系，見(jiàn)式(1)；

式中：E_i為電站i的日發(fā)電量；f表示發(fā)電量、壩上水位、發(fā)電流量的函數(shù)關(guān)系；為電站i的壩上水位；為電站i的日平均發(fā)電流量；

(b)確定上下游水電站的電量匹配關(guān)系：對(duì)于敏感性梯級(jí)水電站，上下游距離近，區(qū)間流量小，忽略不計(jì)；庫(kù)水位和上游電站出庫(kù)流量是影響下游日調(diào)節(jié)電站發(fā)電量的主要因素，見(jiàn)式(2)：

式中：E_i+1為電站i+1的日發(fā)電量；；為電站i+1的壩上水位；

(2)聚類(lèi)電站典型出力曲線(xiàn)：對(duì)實(shí)際出力數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分析，確定梯級(jí)各電站的典型出力曲線(xiàn)，包括以下兩步驟：

(a)構(gòu)建聚類(lèi)向量：采用單時(shí)段發(fā)電負(fù)荷率構(gòu)成特征向量R，以充分反映全天出力變化，具體見(jiàn)式(3)和式(4)：

R_t＝N_t/N_max (3)

R＝(R₁,R₂,...R_n) (4)

式中：R_t為出力曲線(xiàn)t時(shí)刻的的特征向量，N_t為出力曲線(xiàn)t時(shí)刻的出力，N_max為電站日內(nèi)最大出力；

(b)聚類(lèi)典型出力曲線(xiàn)：以步驟(a)中的聚類(lèi)向量為基礎(chǔ)，采用經(jīng)典的劃分方法k均值算法對(duì)出力曲線(xiàn)聚類(lèi)，首先將歷史每日的24點(diǎn)出力過(guò)程按照步驟(a)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成聚類(lèi)樣本，其次隨機(jī)選擇k組出力曲線(xiàn)樣本，每組樣本代表一個(gè)簇的初始均值或中心，對(duì)剩余的出力曲線(xiàn)樣本，根據(jù)其與各個(gè)簇中心的距離將其分配到最相似的簇，進(jìn)而重新計(jì)算各簇的新中心，通過(guò)不斷迭代直到平方誤差準(zhǔn)則函數(shù)收斂，見(jiàn)式(5)：

式中：V是數(shù)據(jù)集中所有出力曲線(xiàn)樣本組的平方誤差和；x_j是空間中的一組聚類(lèi)向量的出力曲線(xiàn)樣本；μ_l表示一個(gè)聚類(lèi)向量，是簇S_l的中心；

(3)基于決策樹(shù)的梯級(jí)發(fā)電調(diào)度決策：在步驟(2)聚類(lèi)電站典型出力曲線(xiàn)基礎(chǔ)上，采用決策樹(shù)方法將發(fā)電出力的主要影響因子與調(diào)度決策過(guò)程進(jìn)行分類(lèi)訓(xùn)練，建立相關(guān)因子與調(diào)度決策即出力曲線(xiàn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以便快速確定梯級(jí)水電站發(fā)電過(guò)程；包括確定電站出力相關(guān)因子和建立發(fā)電調(diào)度決策樹(shù)兩部分；

(a)確定電站出力相關(guān)因子：對(duì)于上游電站，電站出力過(guò)程考慮調(diào)度期初始庫(kù)水位、日發(fā)電量、負(fù)荷特性三個(gè)主要因子，見(jiàn)式(6)；對(duì)于下游電站，除前述三個(gè)因子外，還需要考慮上游電站發(fā)電量和出力曲線(xiàn)類(lèi)型，見(jiàn)式(7)；

Type_i＝f(Zup_i,E_i,Date) (6)

Type_i+1＝f(Zup_i+1,E_i+1,Date,E_i,Type_i) (7)

式中：Type_i，Type_i+1分別為上游電站與下游電站的出力曲線(xiàn)類(lèi)型；Date為調(diào)度日期；

(b)建立發(fā)電調(diào)度決策樹(shù)：將出力曲線(xiàn)編號(hào)作為類(lèi)別屬性，其他相關(guān)因子中的發(fā)電量、水位、調(diào)度日期作為非類(lèi)別屬性，采用C4.5決策樹(shù)算法構(gòu)建電站發(fā)電調(diào)度決策樹(shù)；

(4)調(diào)度約束局部修正：采用步驟(2)和步驟(3)基本確定梯級(jí)水電站的發(fā)電調(diào)度過(guò)程，但由于面臨日的電站水位、電量、來(lái)水的需求差異，可能會(huì)出現(xiàn)個(gè)別時(shí)段違反調(diào)度運(yùn)行約束的情況，包括出力爬坡和出力上下限的時(shí)間耦合約束的情況，因此需要以電站日電量為控制條件，結(jié)合出力爬坡上限和出力上下限分別進(jìn)行微調(diào)，保證發(fā)電出力的可行性。