[发明专利]一种一洞多机的引水式水电站短期负荷分配方法

权利要求书

1.一种一洞多机的引水式水电站短期负荷分配方法，其特征在于，该方法通过两阶段建模实现，第一阶段建立考虑持续时间约束的水电机组开停机优化模型，并应用逐步优化算法结合启发式策略按照下述步骤(1)-(6)求得一洞多机的最优开机组合方式；以第一阶段得出的最优开机组合方式为基础，第二阶段建立以电定水准则的负荷分配模型，即耗水量最小模型，采用动态规划通过步骤(7)进行固定机组间的负荷最优分配；具体步骤如下：

(1)输入系统负荷需求，寻找电站各时段满足开机台数约束的所有机组组合集合S′＝(S₁′,S₂′,...,S_t′,...,S_T′)，其中，S_T′为第T时段满足开机台数约束的机组组合；时段t机组组合其中为机组全组合数，M_n为隧洞n中机组数目，N为隧洞总数；

(2)通过系统负荷约束对集合S′中元素进一步过滤得到可行域S″＝(S″₁,S″₂,...,S″_t,...,S″_T)，其中S″_T为所有机组组合集合内第T时段满足系统负荷约束的可行域机组组合；

(3)计算可行域S″中各时段各元素对应开机方式的组合振动区，判断系统负荷是否落入振动区，如果落入，则删除该元素，得到初始可行域S＝(S₁,S₂,...,S_t,...,S_T)，其中S_T为可行域机组组合内第T时段满足的组合振动区约束的初始可行域机组组合；时段t的初始可行域其中u_n，t≤M_n,t，n为隧洞编号，N_t为时段t可参与运行的隧洞数目，u_n，t为隧洞n时段t实际开机数目，M_n,t为隧洞n在时段t的可用机组数目，U(i)代表满足约束的开机组合集合，在S中每个时段找出一组机组组合，合成短期计算周期内的开机过程；

(4)通过启发式策略求解满足机组开停机持续时间约束的初始可行解S″′＝(S₁″′,S₂″′,...,S_t″′,...,S_T″′)，其中S_T″′为初始可行域内第T时段满足机组开停机持续时间约束的初始可行解机组组合；当前一时段开机方式确定后，后一时段的求解范围缩减；

(5)采用逐步优化算法对初始可行解S″′进一步求解，设置启发式策略获得的目标函数值为f₁、f₂；以S_t中第k个元素S_tk替换开机组合方式中时段t的元素获得新的开机方式，判断是否满足持续时间约束，是，求解目标函数值为f₁′、f₂′，当f₁′f₁且f₂′f₂，替换原开机方式，并令f₁＝f₁′、f₂＝f₂′；否，则替换S_t中下一个元素并对目标函数值进行求解、判断；

(6)逐时段对目标函数值进行求解、判断，获得开停机优化模型的最优开机组合方式S^*＝(S₁^*,S₂^*,...,S_t^*,...,S_T^*)，其中S_T^*为初始可行域内第T时段满足机组开停机持续时间约束的最优机组组合；

(7)确定开停机优化模型机组开停机状态后，进行固定机组间最优负荷分配；以投入机组的编号i为阶段变量，i台机组总出力为状态变量，每台机组的出力p_i,t为决策变量，工作流量Q_i(p_i,t)为代价函数，以耗水量最小为目标函数，应用动态规划进行负荷分配。