[发明专利]基于正交逐次逼近算法的水库调度方法

权利要求书

1.一种基于正交逐次逼近算法的水库调度方法，其特征包括如下步骤，

(1)选择参与计算水库，并设置各水库的水位、出力、流量范围，系统出力范围等约束、终止条件ε;

(2)根据参与计算的水库数目N选择优化计算方法，若参与计算水库超过1个，则转至步骤3；否则采用逐步优化算法直接进行求解；

(3)设定水位离散数目L，由水库数目N和离散数目L选择正交表；水库为试验因素，其数目N为正交表总列数，水位离散状态数L视为因素水平，目标函数“发电量”视为试验指标，由此选择合适的正交表，在正交表上前N列依次放置N座水库，以3座水位3离散状态为例，采用所述L₉(3⁴)正交表，I、II、III列分别放置水库1、2、3；

(4)确定各水库优化调度的初始轨迹Z⁰；用户依次对各水库采用动态规划算法得到的各水库最优水位过程，作为正交逐步优化算法的初始轨迹，则初始轨迹为

Z0=Z1,10...Z1,T0...Zi,j0...ZN,10...ZN,T0]]>

5)设t=T-1，则此时电站水位为Z_t＝(Z_1,t,…,Z_N,t)；

设各水库t时段离散步长h_t＝(h₁,…,h_i,…,h_N)及约束惩罚系数A、终止精度要求Δ等参数；

(6)前后时段水位双向递推，修正各水库时段t的水位可行域上下限；采用双向修正策略

整水位可行域范围，水位上下限分别采用下式进行修正；

Z‾i,t′=min{Z‾i,t,fi(Vi,t-1+Qi,t-1tt-1),fi(Vi,t-1+(Q‾i,t+S‾i,t+Q‾i,t)tt)}]]>

Z‾i.t′=max{Z‾i,t,fi(Vi,t-1-(Q‾i,t+S‾i,t+O‾i,t)tt),fi(Vi,t-Qi,ttt)}]]>

式中fi表示水库i的水位-库容关系；

若则终止操作，令否则以作为水库i在t时段新的水位可行域上下限；

(7)根据正交表构造各水库相应水位状态，并加以修正；初始点为离散步长为h_i，构造方法采用以初始点为中心均匀分布，则离散状态1、2、3分别为hi、同时对水库各离散状态进行修正，修正方法为：若超过则取为若低于则取否则不进行调整；

对所有水库采用上述方法构造相应离散状态并放置在正交表中，便可各开展t时段的水库群水位正交组合，

(8)采用惩罚函数法计算所有状态组合的目标函数

第k项正交组合的计算公式为：

f(Zk)=Σi=1N(Pi,t-1tt-1+Pi,ttt)-Σm=1MAmΔXm]]>

其中ΔXm=Xk,m-X‾k,m,if(Xk,m>X‾k,m)0,if(X‾k,m≤Xk,m≤X‾k,m)X‾k,m-Xk,m,if(Xk,m≤X‾k,m)]]>

式中M为约束破坏个数；A_m、|ΔX_m|分别为约束m的破坏惩罚系数及破坏程度；

(9)从中所有状态组合选取目标函数最优状态组合Z′_t＝(Z′_1,t,…,Z′_N,t)，若f(Z_t)优于f(Z_t')，则更新各水库水位，令Z_t＝Z_t'；

(10)判断是否满足t时段终止条件，如|f(Z_t)-f(Z_t')|/f(Z_t)|≤Δ，若满足要求，则返回步骤11；否则令步长ht=ht2=(h12,...,hi2,...,hN2),]]>返回步骤6；

(11)若t≥0，则返回步骤6；否则此时有水位轨迹Z¹，判断是否满足终止条件，如若不满足要求，则令Z⁰＝Z¹，返回步骤5；否则停止计算，输出最优轨迹Z^*＝Z⁰。