[發明專利]一種梯級水電系統發電調度自適應優化方法與系統

有效

• 申請號: 201811538203.0
• 申請日: 2018-12-16
• 公開（公告）號: CN109636043B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 馮仲愷;劉帥;牛文靜;夏燕
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06N3/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發明公開了一種梯級水電系統發電調度自適應優化方法與系統，實現方式為：確定各水電站約束條件集合；設置計算參數并生成初始種群；計算個體適應度并更新個體歷史位置與種群全局最佳位置；采用標準正余弦算法更新各個體位置；采用種群位置中心變異策略增加個體多樣性，引入鄰域搜索策略提升種群全局尋優能力，利用單純形動態搜索策略增強算法收斂速度；通過多輪次迭代不斷更新各個體位置，將最后一輪次獲得的種群全局最優位置作為最優調度過程。烏江流域工程應用結果表明：本發明方法具有計算精度高、尋優速度快、搜索能力強、魯棒性強等優點，能夠顯著提高梯級水電系統的整體發電效益，具有重要的工程應用價值。

技術領域

本發明屬于水資源高效利用與水電站群優化調度領域，更具體地，涉及一種梯級水電系統發電調度自適應優化方法與系統。

背景技術

近年來我國經濟飛速發展，我國的水利事業由大規模動工建設階段逐步轉變到聯合調度運行與管理維護的新階段。梯級水電系統發電調度能夠充分利用水能資源、增加發電效益，對實現國家戰略的可持續發展與節能減排目標至關重要。梯級水電系統通常希望在滿足各綜合利用部門用水要求的條件下實現梯級水電系統總發電量的最大化，具體公式為：

其中，E為梯級水電系統總發電量；N為電站數目；T為調度時段數目；n表示電站序號，n＝1,2,…,N；t表示時段序號，t＝1,2,…,T；Δ_t為第t個時段的小時數；P_n,t為第n個水電站在第t個時段的出力；

需要滿足的約束條件如下：

(1)水量平衡約束：V_n,t+1＝V_n,t+3600×(q_n,t-Q_n,t-S_n,t)×Δ_t。其中，V_n,t為第n個水電站在第t個時段的庫容；q_n,t為第n個水電站在第t個時段的入庫流量；Q_n,t為第n個水電站在第t個時段的發電流量；S_n,t為第n個水電站在第t個時段的棄水流量；

(2)水庫水位約束：其中，Z_n,t為第n個水電站在第t個時段的水位；為第n個水電站在第t個時段的庫容上限；為第n個水電站在第t個時段的庫容下限；

(3)發電流量約束：其中，為第n個水電站在第t個時段的發電流量上限；為第n個水電站在第t個時段的發電流量下限；

(4)水庫出庫流量約束：其中，為第n個水電站在第t個時段的出庫流量上限；為第n個水電站在第t個時段的出庫流量下限；

(5)水電站出力約束：其中，為第n個水電站在第t個時段的出力上限；為第n個水電站在第t個時段的出力下限；

從數學上看，梯級水電系統發電調度模型是一類非常復雜的非線性多階段動態優化問題。經典的線性規劃、非線性規劃及動態規劃等方法大多存在維數災、計算開銷大及無法處理非線性等不足，亟待研發新型有效的方法。正余弦算法(Sine Cosine Algorithm,SCA)是一種全新的群體智能算法，該方法利用正余弦式進化模型實現種群個體協同進化，能夠有效兼顧局部探索與全局開發，具有可操作性強、內存占用少等優點，已在復雜優化問題嶄露頭角，但目前仍未見到SCA求解水電調度問題的相關報道。因此，嘗試將標準SCA算法引入到水電調度領域，并在實踐過程中發現該方法存在易陷入局部最優、早熟收斂等不足，存在較大的改善提升空間。因此，如何對SCA做出相應改進以期豐富和發展梯級水電調度理論是目前亟需解決的技術難題。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種梯級水電系統發電調度自適應優化方法與系統，由此解決現有采用SCA算法進行水電調度存在的易陷入局部最優及早熟收斂等技術問題。