[发明专利]基于正交逐次逼近算法的水库调度方法

摘要

本发明涉及水库调度领域，公开一种基于逐次逼近算法的水库调度方法，步骤如下：首先对水库数目进行判定，若有一个水库则直接采用逐次逼近算法进行求解；否则设定状态离散步长及离散数，由水库数及状态离散数选择合适正交表；确定参与优化计算的各水库初始调度轨迹；采用逐次逼近算法将原水库优化调度问题分解为若干子问题；根据所选正交表构造在约束空间内均衡分布的水库状态组合，采用惩罚函数法计算各状态组合并进行统计分析，快速获取子问题最优状态组合；依次对各子问题进行优化计算，逐次逼近原问题的最优解。本发明降低水库优化调度问题的计算维数，提高计算效率，适用于复杂约束条件的单一水库优化调度和水库群优化调度及水资源优化配置。

主权项

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。