[发明专利]一种水电出力的一维线性近似处理方法

说明书

本发明公开了一种水电出力的一维线性近似处理方法。本方法首先将水电出力关系表示为水头和发电引用流量的二元函数，构建P‑q‑H三维坐标系，在H轴上取N_H+1个坐标点，对于第m个区间[H^m,H^m+1]，取其中心点作为区间的代表，得到N_H个一元函数对于每个给定的一元函数，按分段点进行线性分段处理，构建水电出力关系对应的约束条件，最后调用混合整数规划解算器进行求解，获得最优的水电出力过程，本发明把二元不可分的非线性水电出力关系近似处理为线性关系，兼顾精度和效率，可用于开发和部署水库发电调度模型或涉及水电的电力系统优化调度模型。

技术领域

本发明涉及水电能源系统优化运行领域，具体为一种水电出力的一维线性近似处理方法。

背景技术

水电能源是廉价、高效、清洁的可再生的能源，水电能源系统的管理和运行是利用优化理论和方法，研究水能、水资源的最优利用和控制方式，即寻求系统和水电站及其水库的最优运行调度方式、最优策略及最优决策，充分利用好水能资源，能够缓解我国能源供应短缺、保障能源安全、优化能源结构、减少环境污染、促进经济发展。

本质上，水库发电优化调度是一个具有复杂性的非凸非线性的数学优化问题。水库发电调度问题中涉及众多的非线性关系，水电出力是水头和发电引用流量的二元函数关系，这其中又涉及其他非线性关系，包括蓄水量-水位、出库流量-尾水位、水头-耗水率、水头-最大发电引用流量限制等，这些非线性因素互相关联、互相影响，并导致模型的非凸特性，造成模型难以求解或局部最优。

数学规划方法理论严密，也称为精确算法，确保在有限的时间收敛到确定的目标值，是用于工程调度实践的可靠方法。由于水电出力等非线性因素，数学规划方法在应用中经常遇到困难，或由于过度近似导致模型精度大幅度降低，或由于引入过多整数变量导致求解时间过长。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，本发明提供了一种水电出力的一维线性近似处理方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水电出力的一维线性近似处理方法，具体包括如下步骤：

步骤S1：收集整理水电出力数据，分析水电出力关系，将水电出力关系表示为水头和发电引用流量的二元函数，

P＝f(q,H) (1)

其中P表示水电出力，q表示发电引用流量，H表示水头；

步骤S2：构建P-q-H三维坐标系，在H轴上取N_H+1个坐标点，对于第m个区间[H^m,H^m+1]，取其中心点作为区间的代表，得到N_H个一元函数

步骤S3：对于每个给定的一元函数，按分段点进行线性分段处理；

步骤S4：构建水电出力关系对应的约束条件，其中约束条件包括区间水头限制、发电引用流量限制和发电出力限制；

步骤S5：调用混合整数规划解算器进行求解，获得最优的水电出力过程。

进一步的方案是，约束条件包括区间水头限制、发电引用流量限制和发电出力限制具体表达式为：

①所述区间水头限制表达为：

式(2-3)中α^m(m＝1,…,N_H)是引入的一组0-1二进制变量，式(3)限定有且仅有一个α^m的值为1，其含义是某时段的水头H位于的区间；

②所述发电引用流量限制表达为：