【摘要】：近年來(lái),我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時(shí),也伴隨著能源的高消耗。在此背景下,一方面既要大力倡導(dǎo)發(fā)展新能源,另一方面又要提高能源的利用效率,降低能源消耗。為此,優(yōu)化電力系統(tǒng)現(xiàn)行的發(fā)電調(diào)度方式,降低發(fā)電能耗,具有顯著的理論與現(xiàn)實(shí)意義。本論文立足于電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中的兩類重要問(wèn)題——經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題與水火聯(lián)合調(diào)度問(wèn)題,研究更為精確、符合實(shí)際的非凸電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型(如計(jì)及閥點(diǎn)效應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)損耗和禁止運(yùn)行區(qū)域等因素)的快速有效求解方法,以期獲取更優(yōu)的發(fā)電調(diào)度方案,從而降低系統(tǒng)的發(fā)電能耗。當(dāng)同時(shí)計(jì)及閥點(diǎn)效應(yīng)、網(wǎng)損與禁止運(yùn)行區(qū)域等復(fù)雜因素時(shí),會(huì)導(dǎo)致問(wèn)題的模型非凸非光滑并且非連續(xù)。這使得傳統(tǒng)的確定性數(shù)學(xué)規(guī)劃方法難以直接應(yīng)用。為此,本文通過(guò)模型重構(gòu),將復(fù)雜難解的問(wèn)題模型分別轉(zhuǎn)化為可應(yīng)用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法進(jìn)行求解的線性混合整數(shù)規(guī)劃模型與非線性規(guī)劃模型,并設(shè)計(jì)了有效的求解策略。數(shù)值仿真結(jié)果表明,所提求解策略相對(duì)于當(dāng)前流行的大部分方法均有較好的競(jìng)爭(zhēng)力。具體的研究?jī)?nèi)容與主要成果如下:1)針對(duì)計(jì)及閥點(diǎn)效應(yīng)的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題,提出了一種基于線性混合整數(shù)規(guī)劃模型與非線性規(guī)劃模型的有效求解策略。因計(jì)及閥點(diǎn)效應(yīng),問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)高度非凸非光滑,導(dǎo)致傳統(tǒng)的基于梯度的優(yōu)化方法不再適用利用輔助變量替換目標(biāo)函數(shù)中的非光滑項(xiàng),并把非光滑項(xiàng)放到約束中,導(dǎo)出了該問(wèn)題的一個(gè)非線性規(guī)劃模型。雖然該模型可應(yīng)用非線性規(guī)劃方法進(jìn)行直接求解。但因問(wèn)題高度非凸,若直接求解,優(yōu)化過(guò)程極易陷入質(zhì)量較差的局部最優(yōu)解。為此,基于多種選擇模型對(duì)問(wèn)題的非凸非光滑目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行分段線性逼近,得到該問(wèn)題的一個(gè)近似模型——線性混合整數(shù)規(guī)劃模型,用以產(chǎn)生一個(gè)好的初始點(diǎn)�；谶@樣一個(gè)好的初始點(diǎn),求解非線性規(guī)劃模型,可獲得原問(wèn)題的一個(gè)高質(zhì)量的最優(yōu)解。2)針對(duì)計(jì)及閥點(diǎn)效應(yīng)的水火聯(lián)合調(diào)度問(wèn)題,提出了一種基于對(duì)數(shù)規(guī)模的線性混合整數(shù)規(guī)劃模型和非線性規(guī)劃模型的有效求解策略。對(duì)于非凸非光滑的目標(biāo)函數(shù)與非凸的二變量水力發(fā)電函數(shù),分別基于凸組合模型與米字型的三角形方法進(jìn)行分段線性逼近,并結(jié)合先進(jìn)的建模技術(shù),使得建模過(guò)程只需額外引進(jìn)對(duì)數(shù)規(guī)模的0-1變量和約束。基于這樣一個(gè)線性混合整數(shù)規(guī)劃模型進(jìn)行求解,可以較快地獲得其在某一精度范圍內(nèi)的全局最優(yōu)解。但因線性化技術(shù)的應(yīng)用,此時(shí)該解未必能夠完全滿足功率平衡方程。為消除線性化誤差和處理計(jì)及網(wǎng)損的情形,通過(guò)模型重構(gòu),得到了原問(wèn)題的一個(gè)非線性規(guī)劃模型。此時(shí)再基于該模型進(jìn)行求解,可得到原問(wèn)題的一個(gè)可行的高質(zhì)量解。3)針對(duì)計(jì)及閥點(diǎn)效應(yīng)、網(wǎng)損與禁止運(yùn)行區(qū)域的經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題,提出了一種基于完全線性混合整數(shù)規(guī)劃模型和非線性規(guī)劃模型的有效求解策略。因網(wǎng)損約束是非凸等式約束,并且高維空間上的變量間有著較強(qiáng)的耦合關(guān)系,通常難以直接對(duì)其進(jìn)行分段線性化。通過(guò)模型重構(gòu),將其轉(zhuǎn)化為一個(gè)線性約束和一組相對(duì)容易處理的二次等式約束。充分利用問(wèn)題模型中雙變量函數(shù)與單變量函數(shù)之間存在的變量耦合關(guān)系,使得在對(duì)非凸雙變量函數(shù)進(jìn)行分段線性近似過(guò)程中需要額外引進(jìn)的0-1變量與約束大大減少。再應(yīng)用先進(jìn)的建模技術(shù),可使得額外引進(jìn)的0-1變量和約束得到進(jìn)一步的削減。當(dāng)同時(shí)考慮非連續(xù)的禁止運(yùn)行區(qū)域限制時(shí),為使得所構(gòu)建的模型與已建立的線性混合整數(shù)規(guī)劃模型相兼容并且盡可能少的引進(jìn)新變量與約束,借助了一種基于確定距離的重構(gòu)技術(shù),將禁止運(yùn)行區(qū)域限制融合到模型中,得到了問(wèn)題的一個(gè)完全線性混合整數(shù)規(guī)劃模型�；谶@樣一個(gè)模型進(jìn)行求解,若得到的解關(guān)于功率平衡方程的違反量小于一個(gè)給定的精度,則認(rèn)為所得最優(yōu)解是原問(wèn)題的一個(gè)可接受的近似全局最優(yōu)解。否則,將通過(guò)求解原問(wèn)題的一個(gè)非線性規(guī)劃模型來(lái)作進(jìn)一步的搜索,以得到一個(gè)可行的最優(yōu)方案。
【圖文】：

者機(jī)器與輔助設(shè)備本身的一些缺陷導(dǎo)致某些特定的運(yùn)行區(qū)域不穩(wěn)定等，因此需要把這些逡逑特定區(qū)域設(shè)置為機(jī)組的禁止運(yùn)行區(qū)域［５］，［６］。當(dāng)機(jī)組含禁止運(yùn)行區(qū)域時(shí)，會(huì)使得能耗曲線逡逑的出力區(qū)間不再連續(xù)（見(jiàn)圖１．２），從而導(dǎo)致問(wèn)題更為復(fù)雜難解。逡逑１００００邋邐，邐，邐，邐１邐逡逑９５００邋－邐－逡逑９０００邋－逡逑８５００＂邐丨禁止運(yùn)丨邐．逡逑Ｓ邐８０００邐－邐彳了區(qū)域ｉ邐－逡逑ｍ邐７５００邐－邐＇邐－逡逑ｍ逡逑＾邋７０００邋－邐－逡逑６５００－邐ｊ禁止運(yùn)－逡逑ｉ行區(qū)域丨逡逑６０００邋－邋＼邋－逡逑５５００邋－邐－逡逑５０００邋Ｉ邐１邐１邐１邐１邐逡逑３００邐３５０邐４００邐４５０邐５００逡逑機(jī)組出力（ＭＷ）逡逑圖１．２邋含禁止運(yùn)行區(qū)域的機(jī)組發(fā)電費(fèi)用曲線逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邐Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ邋ｃｏｓｔ邋ｃｕｒｖｅｓ邋ｆｏｒ邋ｕｎｉｔ邋ｗｉｔｈ邋ｐｒｏｈｉｂｉｔｅｄ邋ｏｐｅｒａｔｉｎｇ邋ｚｏｎｅｓ逡逑除了上述因素，網(wǎng)絡(luò)損耗也是影響發(fā)電總費(fèi)用的一個(gè)因素之一。在經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題中，逡逑很多時(shí)候?yàn)榱撕?jiǎn)化模型，會(huì)把網(wǎng)絡(luò)損耗忽略，即不考慮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和線路阻抗，此時(shí)通逡逑常假設(shè)系統(tǒng)只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，所有的機(jī)組與負(fù)荷都與之相連。對(duì)于傳輸距離短且負(fù)荷密度逡逑大時(shí)，可以把網(wǎng)絡(luò)損耗忽略，但是對(duì)于比較大的電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，因傳輸距離比較長(zhǎng)且負(fù)逡逑荷密度比較小

２．２．２米字型的三角形方法逡逑對(duì)于二維空間［ｉＪ］ｘ［ｚ，刃上的雙變量函數(shù)／（ｘｊ），如果采用米字型的三角剖分方逡逑法［１１２］（見(jiàn)圖２．３）來(lái)進(jìn)行分段線性逼近，，其過(guò)程與上述一般化的三角剖分方法不盡相同。逡逑此時(shí)，相應(yīng)的線性逼近過(guò)程分兩步。對(duì)于區(qū)域，刃上任意給定的點(diǎn)首先，逡逑選取一個(gè)包含該點(diǎn)的矩形，此時(shí)的矩形由兩個(gè)三角形構(gòu)成；然后，再?gòu)脑摼匦沃羞x擇包逡逑含該點(diǎn)的三角形。通過(guò)引進(jìn)若干連續(xù)變量；ｌｉＶｅ邋［０，１］邋（ｆｅ邋｛０，１，…，叫，ｙｅ邋｛０，１，？？．，？｝），則點(diǎn)逡逑0ｃ，＿ｙ）可以表達(dá)為此三角形所對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)的凸組合形式，而相應(yīng)的二變量函數(shù)／（ｘ，＿ｙ）則逡逑可以近似表達(dá)為相應(yīng)頂點(diǎn)的函數(shù)值的凸組合模型［ｍ］：逡逑ｍ邋ｎ逡逑／（Ｘ，少）＊邋Ｚ邐力；）邐（２．１６）逡逑／＝0邋ｊ＝0逡逑并滿足如下約束：逡逑ｍ邋．ｉｉ逡逑（２－１７）逡逑／＝０邋ｊ＝０逡逑（２－ｉ８）逡逑ｆ＝0邋ｙ＝0逡逑ｍ邋ｎ逡逑（２．１９）逡逑／＝０邋ｙ＝０逡逑（２．２０）逡逑ｉ＝＼逡逑Ｊｖ．＝ｌ９ｖ．邋ｇ｛０，１｝邐（２．２１）逡逑ｙ＝ｉ逡逑２２逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2678086