【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)實(shí)施例涉及電力系統(tǒng)，特別涉及一種單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、電力系統(tǒng)機(jī)組組合優(yōu)化是電力工程領(lǐng)域中的一個(gè)重要問題，其主要目標(biāo)是確定最佳的電力發(fā)電機(jī)啟停策略，以滿足電力需求，并同時(shí)考慮到多種約束條件和優(yōu)化目標(biāo)。傳統(tǒng)的建模方法通常是采用二元離散變量來表征機(jī)組的開停機(jī)狀態(tài)和啟停動(dòng)作，進(jìn)而構(gòu)建以運(yùn)行成本最低為目標(biāo)的混合整數(shù)規(guī)劃模型，也就是說，傳統(tǒng)的建模方法將機(jī)組組合問題表征為包含離散變量的混合整數(shù)線性規(guī)劃問題，其面臨“維數(shù)災(zāi)”難題使得問題的求解十分困難，因其求解時(shí)間隨著離散變量的增多而指數(shù)增長(zhǎng)，通常無法在合理時(shí)間內(nèi)完成對(duì)模型的求解。即使現(xiàn)今離散優(yōu)化技術(shù)已然十分成熟，但沒有改變其np-hard問題的本質(zhì)，在高效獲得混合整數(shù)規(guī)劃問題的最優(yōu)解方面仍然具有挑戰(zhàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，該構(gòu)建方法通過數(shù)學(xué)形式上的等價(jià)變換，將原本混合整數(shù)規(guī)劃問題轉(zhuǎn)換為線性規(guī)劃問題，降低了單機(jī)組機(jī)組組合問題的求解難度，同時(shí)顯著提高了單機(jī)組機(jī)組組合問題的計(jì)算效率。
2、為解決上述技術(shù)問題，第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，包括以下步驟：首先，基于單機(jī)組機(jī)組組合狀態(tài)，構(gòu)建機(jī)組組合混合整數(shù)規(guī)劃模型；然后，基于機(jī)組組合混合整數(shù)規(guī)劃模型和最小啟停時(shí)間約束，構(gòu)建狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間；接下來，基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間，構(gòu)建動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型；最后，將動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型進(jìn)行變換，得到線性規(guī)劃模型。
4、在一些示例性實(shí)施例中，狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間的表達(dá)式如下所示：
5、
6、
7、其中，si和sj表示某一種機(jī)組的啟停狀態(tài)或啟停持續(xù)時(shí)間；表示由機(jī)組啟停狀態(tài)與啟停持續(xù)時(shí)間為si轉(zhuǎn)移而來的所有可能的機(jī)組啟停狀態(tài)與啟停持續(xù)時(shí)間的狀態(tài)集合；表示包含所有機(jī)組啟停狀態(tài)與啟停持續(xù)時(shí)間的集合。
8、在一些示例性實(shí)施例中，采用貝爾曼方程構(gòu)建動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型，所述動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型的表達(dá)式如下所示：
9、
10、其中，v表示起始狀態(tài)到終止?fàn)顟B(tài)的成本；vi和vj均表示某一種機(jī)組啟停狀態(tài)到終止?fàn)顟B(tài)的成本或啟停持續(xù)時(shí)間到終止?fàn)顟B(tài)的成本；vi和vj分別表示機(jī)組啟停狀態(tài)與啟停時(shí)間狀態(tài)為si和sj的成本；表示所有起始狀態(tài)所對(duì)應(yīng)成本的集合；表示狀態(tài)集合中所有狀態(tài)對(duì)應(yīng)成本的集合。
11、在一些示例性實(shí)施例中，將動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型進(jìn)行變換，得到線性規(guī)劃模型，包括：根據(jù)變換關(guān)系式，對(duì)所述動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型進(jìn)行變換，得到線性規(guī)劃模型；變換關(guān)系式為：
12、
13、其中，v表示起始狀態(tài)到終止?fàn)顟B(tài)的成本；vn表示第n種機(jī)組啟停狀態(tài)到終止?fàn)顟B(tài)的成本或啟停持續(xù)時(shí)間到終止?fàn)顟B(tài)的成本；v0表示機(jī)組起始狀態(tài)的成本。
14、在一些示例性實(shí)施例中，線性規(guī)劃模型表示為：
15、
16、其中，v表示起始狀態(tài)到終止?fàn)顟B(tài)的成本；vi和vj均表示某一種機(jī)組啟停狀態(tài)到終止?fàn)顟B(tài)的成本或啟停持續(xù)時(shí)間到終止?fàn)顟B(tài)的成本；vi和vj分別表示機(jī)組啟停狀態(tài)與啟停時(shí)間狀態(tài)為si和sj的成本；表示所有起始狀態(tài)所對(duì)應(yīng)成本的集合；表示狀態(tài)集合中所有狀態(tài)對(duì)應(yīng)成本的集合。
17、在一些示例性實(shí)施例中，線性規(guī)劃模型為電力系統(tǒng)單機(jī)組機(jī)組組合問題的最緊致凸松弛，實(shí)現(xiàn)了將單機(jī)組機(jī)組組合問題從混合整數(shù)規(guī)劃模型向線性規(guī)劃模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
18、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建系統(tǒng)，包括：依次連接的機(jī)組組合混合整數(shù)規(guī)劃模型構(gòu)建模塊、狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間構(gòu)建模塊、動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型構(gòu)建模塊以及模型變換模塊；其中，機(jī)組組合混合整數(shù)規(guī)劃模型構(gòu)建模塊用于根據(jù)單機(jī)組機(jī)組組合狀態(tài)，構(gòu)建機(jī)組組合混合整數(shù)規(guī)劃模型；狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間構(gòu)建模塊用于根據(jù)機(jī)組組合混合整數(shù)規(guī)劃模型和最小啟停時(shí)間約束，構(gòu)建狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間；動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型構(gòu)建模塊用于根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間，構(gòu)建動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型；模型變換模塊用于將動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型進(jìn)行變換，得到線性規(guī)劃模型。
19、另外，本申請(qǐng)還提供了一種電子設(shè)備，包括：至少一個(gè)處理器；以及，與至少一個(gè)處理器通信連接的存儲(chǔ)器；其中，存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有可被至少一個(gè)處理器執(zhí)行的指令，指令被所述至少一個(gè)處理器執(zhí)行，以使所述至少一個(gè)處理器能夠執(zhí)行上述單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法。
20、另外，本申請(qǐng)還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法。
21、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：
22、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)，該方法包括以下步驟：首先，基于單機(jī)組機(jī)組組合狀態(tài)，構(gòu)建機(jī)組組合混合整數(shù)規(guī)劃模型；然后，基于機(jī)組組合混合整數(shù)規(guī)劃模型和最小啟停時(shí)間約束，構(gòu)建狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間；接下來，基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間，構(gòu)建動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型；最后，將動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型進(jìn)行變換，得到線性規(guī)劃模型。
23、本申請(qǐng)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中無法在合理時(shí)間內(nèi)完成對(duì)模型求解的技術(shù)問題，提供一種單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，通過抽象機(jī)組組合的啟停狀態(tài)與啟停持續(xù)時(shí)間，構(gòu)建能夠用于表示機(jī)組組合啟停特性、反應(yīng)機(jī)組組合啟停持續(xù)時(shí)間約束的狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間；然后通過構(gòu)造的狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間，建立動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型，并將動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型等價(jià)轉(zhuǎn)換為線性規(guī)劃模型，得到的線性規(guī)劃模型是電力系統(tǒng)單機(jī)組機(jī)組組合問題的最緊致凸松弛，實(shí)現(xiàn)了將機(jī)組組合混合整數(shù)規(guī)劃模型向線性規(guī)劃模型轉(zhuǎn)化。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，本申請(qǐng)構(gòu)建的凸包模型得到的機(jī)組組合結(jié)果與混合整數(shù)規(guī)劃模型得到的機(jī)組組合結(jié)果一致，并且凸包模型求解所需要的計(jì)算時(shí)間與混合整數(shù)規(guī)劃模型所需要的計(jì)算時(shí)間相比有明顯減少，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法求解耗時(shí)，顯著提高了單機(jī)組機(jī)組組合問題的計(jì)算效率。
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1.一種單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，其特征在于，所述單機(jī)組機(jī)組組合狀態(tài)通過機(jī)組啟停狀態(tài)與機(jī)組啟停狀態(tài)持續(xù)時(shí)間共同表征。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，其特征在于，所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間的表達(dá)式如下所示：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，其特征在于，采用貝爾曼方程構(gòu)建動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型，所述動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型的表達(dá)式如下所示：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，其特征在于，將所述動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型進(jìn)行變換，得到線性規(guī)劃模型，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，其特征在于，所述線性規(guī)劃模型表示為：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，其特征在于，所述線性規(guī)劃模型為電力系統(tǒng)單機(jī)組機(jī)組組合問題的最緊致凸松弛，實(shí)現(xiàn)了將單機(jī)組機(jī)組組合問題從混合整數(shù)規(guī)劃模型向線性規(guī)劃模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化。
8.一種單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建系統(tǒng)，
9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：
10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任一所述的單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，其特征在于，所述單機(jī)組機(jī)組組合狀態(tài)通過機(jī)組啟停狀態(tài)與機(jī)組啟停狀態(tài)持續(xù)時(shí)間共同表征。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，其特征在于，所述狀態(tài)轉(zhuǎn)移空間的表達(dá)式如下所示：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，其特征在于，采用貝爾曼方程構(gòu)建動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型，所述動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型的表達(dá)式如下所示：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)組機(jī)組組合問題的凸包構(gòu)建方法，其特征在于，將所述動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型進(jìn)行變換，得到線性規(guī)劃模型，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單機(jī)組機(jī)組組合...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：熊瑋，黃海煜，江保鋒，張彥濤，丁濤，肖楊，張碧元，劉與錚，于京輝，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：國(guó)家電網(wǎng)有限公司華中分部，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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