求解水電站日負荷優化分配的混合整數非線性規劃模型

申建建, 張秀飛， 王 健， 程春田， 李秀峰

(1. 大連理工大學水電與水信息研究所， 遼寧省大連市 116024； 2. 云南電力調度控制中心， 云南省昆明市 650011)

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水電站日負荷優化分配包括機組組合和機組間的負荷分配兩個核心問題，目的是在滿足系統負荷需求和復雜調度約束條件下，合理安排各機組的啟停方式與出力計劃，保障機組安穩、高效、經濟運行。眾所周知，水電運行存在非常復雜的水力和電力時空耦合關系，特別是對于一些大型水電站，呈現出高維、非線性、離散、非凸等典型特點，使得日負荷優化分配建模及求解面臨很大困難[1-3]。

關于水電機組組合和負荷分配問題的研究已有許多理論和實踐成果[4-5]，包括動態規劃、拉格朗日松弛、智能算法[8-9]、解析式規劃[-12]等。其中，動態規劃可以求得機組間負荷分配的離散最優解，但隨著機組臺數和離散精度增大，面臨嚴峻“維數災”問題；拉格朗日松弛通過引入乘子處理復雜耦合約束，但乘子的微小變動會導致振蕩或奇異現象[13-14]，收斂性無法保證；智能算法對目標函數和約束條件的要求較低，但其隨機搜索特點使得結果穩定性較差，收斂到全局最優解甚至較好的可行解比較困難，在很大程度上限制了其廣泛應用。由于涉及機組啟停等整數變量，日負荷分配問題更多地被描述為混合整數規劃模型求解，但受限于水電系統非線性特性，求解中需要將非線性因素線性化處理，這勢必會影響結果精度，通過分段線性盡管可以減少誤差，但會降低求解效率，且不同的線性化方法會產生不同的計算結果，如何進行線性化非常關鍵。……