【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)屬于能源調(diào)控，特別涉及同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法。
技術(shù)介紹
1、過(guò)去十多年，我國(guó)風(fēng)-水-光多能互補(bǔ)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了前所未有發(fā)展，裝機(jī)容量持續(xù)增長(zhǎng)，特別是風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的裝機(jī)容量在全球范圍內(nèi)均居領(lǐng)先地位。然而，受到風(fēng)電和太陽(yáng)能發(fā)電的不穩(wěn)定性、隨機(jī)性和可變性等影響，新能源的消納一直是一個(gè)突出的挑戰(zhàn)。多能互補(bǔ)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度規(guī)則是以水電站為核心，綜合風(fēng)光發(fā)電效益，充分挖掘多能互補(bǔ)系統(tǒng)靈活性調(diào)節(jié)能力，促進(jìn)新能充分消納，提升水電對(duì)風(fēng)電、光電等間歇性能源消納的有效方法之一。但相比梯級(jí)水庫(kù)群獨(dú)立調(diào)度，多能互補(bǔ)運(yùn)行改變了水庫(kù)群調(diào)度運(yùn)行邊界，導(dǎo)致水庫(kù)群調(diào)度規(guī)則不再適用。因此，需從多能互補(bǔ)系統(tǒng)的實(shí)際出發(fā)，分析風(fēng)光出力強(qiáng)波動(dòng)性、隨機(jī)性和間歇性特征對(duì)多能互補(bǔ)系統(tǒng)調(diào)度模式的影響，探索多能互補(bǔ)調(diào)度規(guī)則的制定方法。
2、現(xiàn)有研究采用機(jī)器學(xué)習(xí)與線(xiàn)性規(guī)劃等調(diào)度規(guī)則制定方法，這些方法大多是使用參數(shù)較少且結(jié)構(gòu)單一的線(xiàn)性規(guī)則，雖簡(jiǎn)單直觀，但難精準(zhǔn)描述復(fù)雜的調(diào)度規(guī)則決策。盡管機(jī)器學(xué)習(xí)類(lèi)調(diào)度規(guī)則的制定方法要優(yōu)于傳統(tǒng)的線(xiàn)性調(diào)度規(guī)則，但是該方法等屬于缺乏可解釋性的黑箱模型，很難將其直接應(yīng)用于工程實(shí)踐。
3、以多能互補(bǔ)系統(tǒng)新能源消納及河流生態(tài)保護(hù)為主要目標(biāo)的黃河上游風(fēng)-水-光多能互補(bǔ)運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度模型，結(jié)合一種基于可解釋性規(guī)則的決策樹(shù)算法，制定了兼顧多能互補(bǔ)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)性最大與河流徑流情勢(shì)變化最小的多能互補(bǔ)系統(tǒng)綜合調(diào)度規(guī)則。研究成果對(duì)實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行，以及優(yōu)化調(diào)度規(guī)則在實(shí)際中的應(yīng)用具有重要意義。>
4、綜上所述，本專(zhuān)利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)系統(tǒng)出力平穩(wěn)性和最大化發(fā)電量的目標(biāo)平衡，確保在調(diào)度周期內(nèi)水庫(kù)群消納風(fēng)-光新能源后的出力最大，同時(shí)提高多能互補(bǔ)系統(tǒng)的出力穩(wěn)定性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專(zhuān)利技術(shù)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法，綜合考慮多個(gè)目標(biāo)：同時(shí)考慮新能源消納、多能互補(bǔ)系統(tǒng)出力平穩(wěn)性、最大化發(fā)電量以及河流生態(tài)保護(hù)等多個(gè)目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)多能互補(bǔ)系統(tǒng)的全面優(yōu)化，提高系統(tǒng)的整體性能。
2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專(zhuān)利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：
3、同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法，步驟為：
4、步驟1，建立多能互補(bǔ)模型，以多能互補(bǔ)系統(tǒng)出力平穩(wěn)性和最大化發(fā)電量，同時(shí)減少多能互補(bǔ)系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度對(duì)河流徑流情勢(shì)的影響為目標(biāo)，構(gòu)建多能互補(bǔ)系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型。
5、步驟1.1，構(gòu)建多能互補(bǔ)系統(tǒng)以發(fā)電量最大目標(biāo)函數(shù)，發(fā)電量最大目標(biāo)是確保在調(diào)度周期t內(nèi)水庫(kù)群消納風(fēng)-光新能源后的出力最大。用總發(fā)電量p來(lái)表示，計(jì)算公式如下：
6、
7、式中：pmax為總發(fā)電量最大量，kw；為時(shí)段平均出力，kw；δt為時(shí)段長(zhǎng)度，24h；pi,t，pj,t，pk,t分別為在第t個(gè)時(shí)段時(shí)第i個(gè)風(fēng)電站的發(fā)電量，第j個(gè)水電站的發(fā)電量和第k個(gè)光電場(chǎng)的發(fā)電量，kw；t為調(diào)度期總時(shí)段數(shù)。
8、步驟1.2，構(gòu)建多能互補(bǔ)系統(tǒng)以總出力平穩(wěn)性最高目標(biāo)函數(shù)，多能互補(bǔ)系統(tǒng)的出力平穩(wěn)性可通過(guò)發(fā)電出力的變異系數(shù)來(lái)衡量，變異系數(shù)越小，出力越穩(wěn)定。計(jì)算公式如下：：
9、
10、式中：cvmin、stdmin(p)和分別為多能互補(bǔ)系統(tǒng)總出力的最小變異系數(shù)、最小標(biāo)準(zhǔn)差和平均值。
11、步驟1.3，構(gòu)建多能互補(bǔ)系統(tǒng)河流徑流情勢(shì)變化最小目標(biāo)函數(shù)，河流徑流情勢(shì)變化最小是水電站在調(diào)度運(yùn)行后，在魚(yú)類(lèi)產(chǎn)卵期4-6月的下泄徑流q與自然徑流情勢(shì)qt之間的差異盡可能小，計(jì)算公式如下：
12、
13、式中：q為下泄徑流自然徑流情勢(shì)，m/s，q為下泄徑流，m/s；a，b分別為結(jié)束時(shí)刻和產(chǎn)卵期開(kāi)始時(shí)刻(天)。
14、步驟2，運(yùn)用多目標(biāo)優(yōu)化算法綜合考慮多個(gè)目標(biāo)，如合理性、環(huán)境影響和系統(tǒng)平穩(wěn)性。找到平衡各項(xiàng)指標(biāo)的最優(yōu)解集，從而提高多能互補(bǔ)系統(tǒng)的整體性能。
15、步驟2.1，生成新種群。首先，隨機(jī)生成父代群n。然后，通過(guò)選擇、交叉和突變對(duì)父代進(jìn)行操作，生成子代群n。父親和子代結(jié)合成2n構(gòu)成新父代。然后將種群通過(guò)快速非支配排序和精英策略選擇將每個(gè)選擇的個(gè)體添加到下一代的子生成中構(gòu)成新父代d。當(dāng)新父代d的數(shù)量大于n時(shí)，t挑選數(shù)量為n的個(gè)體，并產(chǎn)生新的種群。
16、步驟2.2，參考點(diǎn)的數(shù)量主要與目標(biāo)函數(shù)的數(shù)量，參考點(diǎn)的位置和每個(gè)目標(biāo)分成的份數(shù)等有關(guān)，具體計(jì)算公式如下：
17、
18、式中：r為參考點(diǎn)的數(shù)量；u為目標(biāo)函數(shù)的數(shù)量；t把為每個(gè)目標(biāo)分成的份數(shù)。
19、步驟2.3，對(duì)種群個(gè)體的處理，首先進(jìn)行種群做平移操作，使得理想點(diǎn)變?yōu)樵c(diǎn).計(jì)算公式如下：
20、
21、式中：f'i(x)和fi(x)分別為平移操作后和平移前計(jì)算種群中u個(gè)目標(biāo)函數(shù)中第i個(gè)目標(biāo)維度的個(gè)體的值；為計(jì)算種群中u個(gè)目標(biāo)函數(shù)中每一個(gè)目標(biāo)維度的個(gè)體最小值。
22、其次，計(jì)算每個(gè)目標(biāo)函數(shù)的極值點(diǎn)，計(jì)算公式如下：
23、
24、式中：aff(xi,σ)為第i個(gè)目標(biāo)函數(shù)的極值點(diǎn)，σ為單位方向向量作為坐標(biāo)軸。當(dāng)σ為0時(shí)，取10-6。通過(guò)將各坐標(biāo)軸的極值點(diǎn)與其理想點(diǎn)構(gòu)成直線(xiàn)，建立u維線(xiàn)性超平面，與坐標(biāo)軸焦點(diǎn)相交得到截距αi。利用線(xiàn)性超平面通用方程，代入具體函數(shù)值求出截距，然后按照公式(4)進(jìn)行截距歸一化處理。
25、最后，進(jìn)行種群個(gè)體歸一化處理，計(jì)算公式如下：
26、
27、步驟2.4，輸出配置方案。參考線(xiàn)取原點(diǎn)與參考點(diǎn)連接線(xiàn)，計(jì)算從種群中的每個(gè)個(gè)體到每個(gè)參考線(xiàn)的距離，建立了個(gè)體與參考線(xiàn)之間的關(guān)系。通過(guò)參考點(diǎn)精英策略選擇作為參考點(diǎn)規(guī)模為n的子代個(gè)體加入下一代。
28、步驟3，通過(guò)對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化算法最優(yōu)解結(jié)果結(jié)構(gòu)分層，分析主要影響因素，選擇風(fēng)水光發(fā)電顯著特征，由于水庫(kù)出力、負(fù)荷、預(yù)報(bào)流量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)采集的困難，選取了一系列關(guān)鍵因素作為模型的輸入，包括周期數(shù)、水庫(kù)前水位、水庫(kù)入庫(kù)流量和當(dāng)前時(shí)段的入庫(kù)流量。考慮到它們與當(dāng)前儲(chǔ)存期和決策之間的密切關(guān)系，確定為必選輸入因子。
29、步驟4,通過(guò)構(gòu)建適當(dāng)?shù)臎Q策樹(shù)模型，可以快速預(yù)測(cè)和決策，對(duì)不同的可再生能源發(fā)電方案進(jìn)行分類(lèi)和評(píng)估。解決分類(lèi)和回歸問(wèn)題而準(zhǔn)確地選擇最佳的發(fā)電方案，提高可再生能源利用效率。
30、步驟4.1，根據(jù)輸入變量和輸出變量劃分訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。計(jì)算公式如下：
31、e＝{(a1,b1),(a2,b2),...,(an,bn)；
32、式中：e為劃分訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；a為輸入變量；b為連續(xù)輸出變量。
33、步驟4.2，通過(guò)逐個(gè)檢查每個(gè)特征向量與對(duì)應(yīng)的特征值。通過(guò)依次迭代每個(gè)特征變量及其對(duì)應(yīng)的特征值來(lái)劃分和定義這兩個(gè)區(qū)域。通過(guò)以上步驟，將輸入空間分成n個(gè)子空間，每個(gè)子空間有一部分樣本數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的輸出值。模型的解隨之產(chǎn)生。計(jì)算公式如下：<本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法，其特征在于：步驟1中，采用以下方法，構(gòu)建多能互補(bǔ)系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型,得到新能源和多能互補(bǔ)系統(tǒng)的水庫(kù)特征數(shù)據(jù)，所述的水庫(kù)特征數(shù)據(jù)包括調(diào)度最優(yōu)解、徑流情勢(shì)和水位：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法，其特征在于：步驟2的子步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法，其特征在于：必選輸入因子包括周期數(shù)、水庫(kù)前水位、水庫(kù)入庫(kù)流量和當(dāng)前時(shí)段的入庫(kù)流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法，其特征在于：步驟4中，采用以下方法，構(gòu)建適當(dāng)?shù)臎Q策樹(shù)模型，快速預(yù)測(cè)和決策，對(duì)不同的可再生能源發(fā)電方案進(jìn)行分類(lèi)和評(píng)估：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)
7.一種多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取裝置，其特征在于：該裝置執(zhí)行的程序指令為根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法，其特征在于包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法，其特征在于：步驟1中，采用以下方法，構(gòu)建多能互補(bǔ)系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型,得到新能源和多能互補(bǔ)系統(tǒng)的水庫(kù)特征數(shù)據(jù)，所述的水庫(kù)特征數(shù)據(jù)包括調(diào)度最優(yōu)解、徑流情勢(shì)和水位：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法，其特征在于：步驟2的子步驟如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)考慮新能源消納和河流生態(tài)保護(hù)的多能互補(bǔ)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度規(guī)則提取方法，其特征在于：必...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：任康，陳瓊，陳述，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：三峽大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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