仿射尺度算法及其在水電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度中的應(yīng)用研究.pdf

1、華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文摘要水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)效益促使越來(lái)越多的水電廠注重挖掘自身的運(yùn)行潛力。另一方面，水電廠自身的特點(diǎn)往往使得一些己經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的優(yōu)化調(diào)度軟件難以應(yīng)用。開(kāi)發(fā)實(shí)用且可靠的調(diào)度模型和算法仍然是一個(gè)艱巨的任務(wù)。本文結(jié)合國(guó)家重大工程科研項(xiàng)目“三峽數(shù)字梯級(jí)決策支持系統(tǒng)”和“三峽梯級(jí)調(diào)度自動(dòng)發(fā)電控制”，分別研究了長(zhǎng)江三峽水利工程水庫(kù)短期和確定性長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度的模型及其求解方法，取得了一些有價(jià)值的研究成果，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面

2、:(1)詳細(xì)介紹了仿射尺度算法的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，描述了算法的迭代特性，介紹了迭代步長(zhǎng)選擇的方式，使迭代能保證目標(biāo)函數(shù)值單調(diào)下降。針對(duì)仿射尺度算法過(guò)程中頻繁計(jì)算逆矩陣從而占用較多的計(jì)算時(shí)間的缺點(diǎn)，采用矩陣的OR分解將矩陣求逆轉(zhuǎn)化為對(duì)線性方程組的求解，迭代的初始內(nèi)點(diǎn)采用大M法給出。通過(guò)三種線性規(guī)劃不同類型解的算例表明了仿射尺度算法的有效性。(2)研究了兩種逼近非線性函數(shù)的線性化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)策略。在逐次線性逼近中，引入邊界控制參數(shù)保證線性規(guī)

3、劃的有界性，提出了一種有效的參數(shù)修正方法。采用變量擴(kuò)張的方式解決了近似規(guī)劃與仿射尺度算法的相容性，引入基于線性方向的混沌搜索算法確定非線性規(guī)劃初始內(nèi)點(diǎn)，加快了算法的收斂。在分段線性逼近中，討論了兩種逼近模式在可分離規(guī)劃中的應(yīng)用前景和算法內(nèi)在的局限性。為了比較兩種模式的細(xì)微差別，給出了算例的詳細(xì)解答過(guò)程。(3)分析了梯級(jí)水電系統(tǒng)短期運(yùn)行的特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上建立了一種梯級(jí)水電系統(tǒng)短期優(yōu)化調(diào)度模型。為了采用逐次線性規(guī)劃求解短期優(yōu)化調(diào)度模型，根據(jù)

4、電站運(yùn)行的實(shí)際背景提出了三個(gè)假設(shè)，推導(dǎo)了Tailor一階展開(kāi)的系數(shù)，建立起線性系統(tǒng)方程。采用分段線性逼近電站的出力特性和水庫(kù)特性，對(duì)出力雙邊不等式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得分段線性逼近簡(jiǎn)化了原調(diào)度問(wèn)題的規(guī)模。(4)結(jié)合長(zhǎng)江三峽工程科研項(xiàng)目，分別采用逐次線性規(guī)劃和分段線性逼近算法對(duì)三峽梯級(jí)水電系統(tǒng)短期優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行了求解。兩種算法的初始化均采用了設(shè)計(jì)水頭下的電廠出力特性，區(qū)別在于逐次線性規(guī)劃采用的是連續(xù)函數(shù)而分段線性逼近使用了分段線性函數(shù)。大量計(jì)算的結(jié)

5、果表明，初始迭代點(diǎn)的計(jì)算采用電廠設(shè)計(jì)水頭下的出力華中科技大學(xué)博士學(xué)位論文ABSTRACTMoreandmorehydroutilitieshavefocusedonimprovementofoperationalpotentialbecauseofaffluenteconomicbenefitderivedfromoptimalreservoirdispatch.Ontheotherhandsomecharacteristicsinsp

6、ecifichydropowerplantsoftenhinderusageofoptimizationsoftwaredevelopedfordispatch.Todevelopapracticalandreliablemodelandalgorithmforschedulingisstillachallengingtask.Thedissertationinvestigatesoptimalshorttermanddetermini

7、sticlongtermdispatchmodelsandalgorithmsagainstthestatekeyprojectTheThreeGorgesDigitalCascadesDecisionSupportSystemandTheThreeGorgesCascadedSchedulingAutomaticGenerationControl.Somevaluableresultsobtainedareoutlinedasfoll

8、ows:(1)Theprincipleandimplementationtechniqueofaffinescalingalgorithm(ASA)areintroducedindetailanditsiterativecharacteristicsaredescribed.Thewaytochooseastepofiterationisalsointroducedwhichguaranteesthemonotonicdecreasei

9、nobjectivefunctionvalue.FrequentlycomputinganinversematrixinASAmayleadtooverriddencomputationaltime.ThereforeQRfactorizationisusedtotranslatethesolutionofinversematrixintotacklingasetoflinearequations.Initialinteriorpoin

10、tforiterationiscomputedbythebigMmethod.CasesaboutthreekindsofsolutioninlinearprogrammingareanalyzedrespectivelyandtheresultsshowthatASAiseffective.(2)Theimplementationstrategiesfortwolinearizationmethodsareresearched.Ins

11、uccessivelinearapproximationthedissertationemploysboundcontrolparameterstosafeguardtheboundaryoflinearprogrammingandproposesanefficientmethodofparametercorrection.Awayofvariableexpansionensuresthecompatibilitybetweenappr

12、oximatedprogrammingandASA.Chaosoptimizationalgorithmbasedonlinearsearchisintroducedtodetermineaninitialinteriorpointfornonlinearprogrammingwhichacceleratestheconvergenceofalgorithm.Inpiecewiselinearapproximationthepromis

13、ingapplicationoftwomodesinseparableprogrammingandintrinsiclimitationsarediscussed.Detailedsolutiontoacaseisprovidedsothatthenuanceofthetwomodescanbediscriminated.(3)Theshorttermoperationalcharacteristicsofcascadedhydroel