大規(guī)模電力系統(tǒng)機(jī)組組合問題的近似動態(tài)規(guī)劃模型與算法.pdf

1、隨著智能電力調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)與發(fā)展，電網(wǎng)運行部門對機(jī)組組合計算精度和計算速度的要求越來越高。同時，由于電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模不斷擴(kuò)大，使機(jī)組組合問題的求解愈加復(fù)雜和困難。因此，研究探索適合于求解大規(guī)模電力系統(tǒng)機(jī)組組合問題的理論和方法，對提高發(fā)電能源利用率、節(jié)能降耗具有重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟(jì)價值。
　　本文涉及大規(guī)模電力系統(tǒng)機(jī)組組合問題的近似動態(tài)規(guī)劃模型與算法。針對動態(tài)規(guī)劃求解大規(guī)模電力系統(tǒng)機(jī)組組合的“維數(shù)災(zāi)”問題，首次將數(shù)學(xué)規(guī)劃中的最新成果——

2、近似動態(tài)規(guī)劃理論應(yīng)用于電力系統(tǒng)的機(jī)組組合問題。分別對近似動態(tài)規(guī)劃在日前常規(guī)機(jī)組組合問題和安全約束機(jī)組組合問題中的應(yīng)用，開展了較為深入細(xì)致的研究工作，嘗試提出一種可快速求解大規(guī)模機(jī)組組合問題，且易于考慮各種電力系統(tǒng)安全運行條件的近似動態(tài)規(guī)劃方法。
　　首先探討近似動態(tài)規(guī)劃解決“維數(shù)災(zāi)”問題的數(shù)學(xué)原理，分析了四種近似值函數(shù)模型及現(xiàn)有的函數(shù)近似方法，較詳細(xì)介紹了近似值迭代與近似策略迭代兩種近似迭代算法的原理。在結(jié)合機(jī)組組合問題對近似動態(tài)

3、規(guī)劃7個基本概念進(jìn)行定義的基礎(chǔ)上，通過引入觀測成本函數(shù)，給出了決策函數(shù)、立即成本和近似值函數(shù)的具體公式，構(gòu)建了采用決策后狀態(tài)變量的機(jī)組組合近似值函數(shù)。
　　采用所提機(jī)組組合近似值函數(shù)，在IBM兼容PC機(jī)上用Matlab-2013a編程，對10～100機(jī)24時段6個系統(tǒng)的實例進(jìn)行了計算，首次比較了近似值迭代和近似策略迭代兩種近似迭代算法求解機(jī)組組合問題的效果，指出了近似策略迭代算法對機(jī)組組合問題的適用性。
　　針對直接套用近似

4、策略迭代算法求解機(jī)組組合問題運算時間偏大的問題，根據(jù)電力系統(tǒng)實際運行特征，提出了可快速求解大規(guī)模系統(tǒng)機(jī)組組合問題的策略迭代近似動態(tài)規(guī)劃法。首先結(jié)合機(jī)組組合問題對近似策略迭代算法進(jìn)行改進(jìn)，提出了適合于機(jī)組組合問題的近似策略迭代算法，更新所提機(jī)組組合近似值函數(shù)。本文給出了該算法的具體流程和實現(xiàn)細(xì)節(jié)，對相鄰時段近似值函數(shù)的更新、機(jī)組出力爬升約束的處理和壓縮狀態(tài)空間的傳統(tǒng)序列截斷技術(shù)未考慮機(jī)組最小啟停時間特性等問題進(jìn)行了重點研究，提出了每次用一

5、個預(yù)決策狀態(tài)更新決策后狀態(tài)近似值函數(shù)、采用動態(tài)的機(jī)組出力兩界約束出力爬升約束以及擴(kuò)展的序列截斷技術(shù)等具體解決方案。通過10～1000機(jī)96時段大規(guī)模系統(tǒng)的計算，驗證了所提方法的正確性和實用性。
　　結(jié)合上述對近似動態(tài)規(guī)劃理論的研究結(jié)果及其在日前常規(guī)機(jī)組組合問題上的具體應(yīng)用，將所提策略迭代近似動態(tài)規(guī)劃法擴(kuò)展到了安全約束機(jī)組組合問題。針對潮流方程、線路潮流約束和節(jié)點電壓限制等約束條件使問題的求解難度和計算量顯著增加的問題，在不改變近似

6、策略迭代算法的前提下，提出了通過調(diào)整立即成本的計算處理潮流約束的方法。通過IEEE-30～300節(jié)點系統(tǒng)和波蘭2737節(jié)點系統(tǒng)的實例，驗證了所提方法求解安全約束機(jī)組組合問題的正確性和實用性。
　　本文研究成果是國家973項目(2013CB228205)第5課題“特性各異電源及負(fù)荷的能量互補(bǔ)協(xié)同優(yōu)化調(diào)控”成果之一，在該項目與國家自然科學(xué)基金項目(51167001)共同資助下完成。研究成果為制定大規(guī)模電力系統(tǒng)節(jié)能發(fā)電調(diào)度計劃，提供了一