水火电力系统短期发电计划优化方法综述

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1、电力系2320%45067824统水火电力系统短期发电计划优化方法综述袁晓辉，袁艳斌，王金文，张勇传（华中科技大学水电与数字化工程学院，湖北武汉!"##$!）摘要：水火电力系统的短期发电计划问题在电力系统的安全可靠和经济运行中发挥着越来越重要的作用，由于其本身的复杂性，很难从理论上找到全局最优解。深入探讨各种优化算法，并加以分类，详细综述各种优化方法在水火电力系统短期发电计划问题中所取得的研究成果和存在的不足之处。关键词：水火电力系统；短期发电计划；优化方法中图分类号：%&$"’文献标识码：(文章编号：)##!*+,!+（’##’）#+

2、*##""*#,太复杂的水火电力系统中的应用。但当考虑电力用!引言户需求和电力系统运行方式及众多水电厂间的复杂约束条件时，协调方程十分困难，甚至无法求解，因实现水火电力系统的短期经济运行，充分利用而等微增率法的应用存在局限性。为此，有采用等微现有的水力资源，提高科学管理水平，发挥工程综合增率法与专家规则相结合的方法来对黄河上游梯级效益，一直是水利电力部门普遍关注和亟待解决的水电站的短期优化调度问题进行求解［)］。问题。水火电力系统的短期发电计划问题从本质上"#$线性规划法讲是一个具有复杂约束条件的大型、动态、非凸、有线性规划法因能较容易

3、地处理梯级间的水力联时滞的混合整数非线性规划问题，即在整个调度期系等优点而在水火电力系统的短期优化调度中得到内，在满足大量约束条件的前提下，确定出各水电厂广泛应用。但在具体应用中必须对具有非线性特征的放水发电过程，避免或尽量减少弃水，以便充分地的目标函数和约束条件做相应地线性化处理，才能利用水力资源，最大限度地节省火电燃料成本，以达求解，这就不可避免地降低了计算结果的求解精度。到使整个系统的运行成本最小的目的。而水电厂的对水电厂的耗量特性及水位与库容关系和流量放水发电策略有强烈的时间相关性，即前若干时段与下游水位特性常采用分段线性逼近来

4、线性化，而的大量放水发电，必将导致后若干时段的放水发电对目标函数可采用分段线性逼近或取泰勒展开式的受到更多限制，反之亦然，这是一个动态优化问题。线性项来近似线性化处理［’］。文献［"］针对加拿大./长期以来，电力科学工作者们一直在努力研究，已提0/水电公司建立了电力市场环境中的短期发电计划出了各种各样的方法力求解决好这个问题。概括起线性优化模型，并以含有’#个水电厂的水电系统来主要有’类：传统优化方法和现代智能启发式优+,1的发电计划问题为例，采用专门的商业优化软化算法。由于现有方法的局限性，使求解过程中都或件对此含有"####个变量和

5、"-###个约束的大型多或少地存在一些缺点，效果不是十分理想，要从根线性规划模型进行求解。本上解决此类问题还存在很大的难度。本文详细综"#%非线性规划法述了各种优化方法在水火电力系统短期发电计划问水火电力系统的短期优化调度问题是一个大型题中的应用状况。的非线性规划问题，从理论上讲采用非线性规划法求解最合适。一般都是利用惩罚函数将有约束问题"传统优化算法转化为无约束问题求解；或者基于可行方向法直接求解有约束的优化问题；也有将非线性规划问题转"#"等微增率法化成线性规划问题，然后求解。等微增率法在电力系统经济运行中发挥着重要针对水电系统短期

6、优化调度问题的特点，首先作用，并且应用非常普遍，尤其是在纯火电系统和不把约束分为“紧”约束和“松”约束’类，然后将“松”收稿日期：’##’*#,*#-基金项目：国家自然科学基金资助项目（-##$+##,）作者简介：袁晓辉（)+$)*），男，湖北恩施人，博士研究生，从事水火电力系统的短期优化调度研究。%%电力系统中国电力约束以惩罚项的形式计入目标函数中，使整个问题多阶段优化问题转化成一系列>阶段优化问题，而转化为只含“紧”约束的优化问题，最后用共轭梯度最优策略的每>个阶段的决策相对于其始端和终端法求解［!］。也有应用等式变换将等式约束转化

7、到目决策都是最优的。./0法在一定程度上减小了动态标函数中，使约束只含有不等式约束，在具体求解过规划法的“维数灾”，./0法的优势在于能减少所需程中要不断地对解进行可行性检查，这样使收敛速的存储空间和加快计算速度，但不能保证一定收敛度较慢，如果参数选择不当，还可能引起振荡［"］。到全局最优解。在求解存在“弱连接”的水电系统优!"#网络流规划法化调度问题时，会陷入局部极值区，为此文献［#?］提网络流规划法是专门针对网络特点的一种数学出一种识别“弱连接”的方法，同时对./0法作了相规划法，可认为是线性规划中专门处理网络问题的应地改进，使之能

8、克服局部收敛问题。还可把局部变一类特殊算法。网络模型的结构由弧和结点确定，常分法和./0法结合在一起用于梯级水电系统的短常利用网络中弧上的流来满足约束条件，然后在流期优化调度问题［##］。中寻优求解。网络流