一种基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法技术

本发明专利技术公开了一种基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法，通过将煤耗、网损、排放以及购电成本作为调度的多个参考目标，从折算的角度出发，根据不同目标的权重，将多目标问题化为单目标问题后进行求解，从而降低原多目标优化模型的求解复杂度，并且能够较大程度利用单目标求解算法的稳定性和鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法
本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法。
技术介绍
随着热电联产机组在电网所占比重不断上升，机组参与调峰是必然趋势。厂网分开的电力市场化改革使得热电联产机组在完成电网调峰任务的基础上，也需要兼顾机组本身降低综合经济成本和环保运行的要求，优化负荷分配，达到规定热电比，以提高全厂负荷竞争能力，这就涉及到热电联产机组参与调峰时多目标、多约束的优化问题。目前，关于火电厂厂级负荷优化调度分配的问题已经展开了广泛研究，并在工程实际上得到了运用。在热电联产机组间，也存在如何在满足电网调度时间要求的同时，机组运行维持在低煤耗、低污染物排放水平，综合经济成本最优的问题。国内外在机组间负荷优化分配问题上的研究已经有半个多世纪的时间，从传统的优化算法，诸如等微增法、动态规划等，逐渐发展到现在基于计算机技术和人工智能技术的模拟退火算法、人工神经网络法、蚁群算法等现代算法。各算法在解决不同领域内的问题时，有其独特的优势，针对具体系统提出的算法都有较好的优化效果，当然也存在一定的局限性。当前国内热电联产负荷优化分配研究多关注基于煤耗特性曲线的优化算法的改进上，没有随着当前我国电力市场形势的发展赋予热电联产负荷优化分配数学模型新的内容，将购电成本、环保要求约束等要求考虑到其中，这在一定的程度上限制了热电联产负荷优化分配的进一步发展，不利于负荷优化理论研究的实际应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法，解决了现有技术中的针对机组负荷优化调度的算法优化目标单一，无法达到最佳经济效益的技术问题。本专利技术提供的一种基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法，包括：获取电力系统的发电数据，所述发电数据包括煤耗数据、网损数据、二氧化碳的排放数据和购电成本数据；根据所述发电数据生成煤耗目标函数、网损目标函数、排放目标函数和购电成本目标函数；对所述煤耗目标函数进行线性化处理并进行线路损耗约束的线性化松弛处理；分别为所述网损目标函数、所述排放目标函数、所述购电成本目标函数以及处理后的煤耗目标函数设定对应的比例因子和权重后进行叠加，将四个目标函数转换为单目标函数，得到混合整数二次规划模型；调用基于混合整数二次规划的电力系统调度优化方法，求解所述混合整数二次规划模型，获得多目标的调度方案。可选地，所述混合整数二次规划模型具体为：minf＝ω1p1fcost+ω2p2floss+ω3p3femi+ω4p4fbuy；其中，f为对四个目标加权后的单目标函数值；ω1，ω2，ω3和ω4分别表示煤耗、网损、排放和购电成本的权重，设置范围为0≤ωi≤1(i＝1,2,3,4)且ω1+ω2+ω3+ω4＝1；p1，p2，p3和p4分别表示煤耗、网损、排放和购电成本的比例因子；fcost,floss,femi和fbuy分别表示煤耗、网损、排放和购电成本的目标函数；其中，p1，p2，p3和p4的设定具体为：式中，和分别表示每台机组都运行在最大出力时机组的煤耗、网损、排放和购电成本。可选地，所述对所述煤耗目标函数进行线性化处理具体为：将所述煤耗目标函数分为二次函数项和正弦函数项，其中，二次函数项为正弦函数项为对二次函数项和正弦函数项进行线性化，获得线性化后的二次函数项和其中，上标qua和上标vpe分别表示二次函数项和正弦函数项；和为机组i的第j个线性分段的斜率，和为机组i的第j个线性分段的截距；Ni为机组i的总线性分段数量；Pi,j为机组i中对应第j个线性分段的出力子变量；Zi,j为对应于Pi,j的二进制变量。可选地，线性化后的二次函数项和整数函数项中的Ni具体为：其中，两个不可微分点之间的出力平均分为M段，不可微分点由阀电效应引起。可选地，线性化后的二次函数项和整数函数项中的和具体为：式中，和分别表示机组i的第j个线性分段的出力下界和出力上界，且和具体为：可选地，所述对所述煤耗目标函数进行线性化处理之后还包括：对线性化后的煤耗目标函数增加约束，其中，约束具体为：对增加约束后的煤耗目标函数进行线路损耗约束的线性化松弛处理。可选地，所述对增加约束后的煤耗目标函数进行线路损耗约束的线性化松弛处理具体为：设定线路lij的导纳为Yij＝Gij+jBij，在线路lij的损耗曲线上取的点数为对其中的第k个点作线性化处理(k＝1,2,...,ml)，获得线性化松弛处理后的线性不等式：其中，和分别为：可选地，所述调用基于混合整数二次规划的电力系统调度优化方法，求解所述混合整数二次规划模型具体为：将发电机、负荷以及电网的数据输入所述混合整数二次规划模型；采用模型变量和约束的删减技术简化所述混合整数二次规划模型；判断所述混合整数二次规划模型中的线路损耗约束是否满足等式或小于预设的阈值，若是，则输出机组的有功优化调度方案，否则，通过混合整数规划技术处理不满足等式约束或预设的阈值的线路损耗约束并重新执行判断过程。可选地，所述通过混合整数规划技术处理不满足等式约束或预设的阈值的线路损耗约束具体为：对线路损耗约束进行静态线性近似处理，获得线性化后的线路损耗约束：式中：为线路lij两端节点的电压相位差的线性分段数量；Uij,r和Wij,r分别为线性分段r的斜率和截距；Zij,r为二进制变量，且对应连续子变量θij,r。式中：和分别表示线性分段r的电压相位差的下界和上界。可选地，所述对线路损耗约束进行静态线性近似处理，获得线性化后的线路损耗约束之后还包括：增加二进制变量约束，所述二进制变量约束具体为：当线路两端的电压相位差位于某个线性分段时,将与其它线性分段对应的连续子变量强制设为零，具体为：其中，线路两端的电压相位差应为各个连续子变量θij,r之和：从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术中将煤耗、网损、排放以及购电成本作为调度的多个参考目标，从折算的角度出发，根据不同目标的权重，将多目标问题化为单目标问题进行求解，从而降低原多目标优化模型的求解复杂度，并且能够较大程度利用单目标求解算法的稳定性和鲁棒性；此外，本专利技术中通过对所述煤耗目标函数进行线性化处理并进行线路损耗约束的线性化松弛处理，能够有效处理电网中存在负节点边际成本的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的线路损耗的线性松弛化处理示意图；图3为本专利技术实施例提供的线性化线路损耗约束示意图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。经本申请专利技术人研究发现，在实际运行调度中，火电机组的发电煤耗容易受到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法，其特征在于，包括：获取电力系统的发电数据，所述发电数据包括煤耗数据、网损数据、二氧化碳的排放数据和购电成本数据；根据所述发电数据生成煤耗目标函数、网损目标函数、排放目标函数和购电成本目标函数；对所述煤耗目标函数进行线性化处理并进行线路损耗约束的线性化松弛处理；分别为所述网损目标函数、所述排放目标函数、所述购电成本目标函数以及处理后的煤耗目标函数设定对应的比例因子和权重后进行叠加，将四个目标函数转换为单目标函数，得到混合整数二次规划模型；调用基于混合整数二次规划的电力系统调度优化方法，求解所述混合整数二次规划模型，获得多目标的调度方案。

【技术特征摘要】
1.一种基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法，其特征在于，包括：获取电力系统的发电数据，所述发电数据包括煤耗数据、网损数据、二氧化碳的排放数据和购电成本数据；根据所述发电数据生成煤耗目标函数、网损目标函数、排放目标函数和购电成本目标函数；对所述煤耗目标函数进行线性化处理并进行线路损耗约束的线性化松弛处理；分别为所述网损目标函数、所述排放目标函数、所述购电成本目标函数以及处理后的煤耗目标函数设定对应的比例因子和权重后进行叠加，将四个目标函数转换为单目标函数，得到混合整数二次规划模型；调用基于混合整数二次规划的电力系统调度优化方法，求解所述混合整数二次规划模型，获得多目标的调度方案。2.根据权利要求1所述的基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法，其特征在于，所述混合整数二次规划模型具体为：minf＝ω1p1fcost+ω2p2floss+ω3p3femi+ω4p4fbuy；其中，f为对四个目标加权后的单目标函数值；ω1，ω2，ω3和ω4分别表示煤耗、网损、排放和购电成本的权重，设置范围为0≤ωi≤1(i＝1,2,3,4)且ω1+ω2+ω3+ω4＝1；p1，p2，p3和p4分别表示煤耗、网损、排放和购电成本的比例因子；fcost,floss,femi和fbuy分别表示煤耗、网损、排放和购电成本的目标函数；其中，p1，p2，p3和p4的设定具体为：式中，和分别表示每台机组都运行在最大出力时机组的煤耗、网损、排放和购电成本。3.根据权利要求1所述的基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法，其特征在于，所述对所述煤耗目标函数进行线性化处理具体为：将所述煤耗目标函数分为二次函数项和正弦函数项，其中，二次函数项为正弦函数项为对二次函数项和正弦函数项进行线性化，获得线性化后的二次函数项和其中，上标qua和上标vpe分别表示二次函数项和正弦函数项；和为机组i的第j个线性分段的斜率，和为机组i的第j个线性分段的截距；Ni为机组i的总线性分段数量；Pi,j为机组i中对应第j个线性分段的出力子变量；Zi,j为对应于Pi,j的二进制变量。4.根据权利要求3所述的基于权重的混合整数二次规划多目标调度方法，其特征在于，线性化后的二次函数项和整数函数项中的Ni具体为：其中，两个不可微分点之间的出力平均分为M段，不可微分点由阀电效应引起。5.根据权利要求4所述的基于权重的混合整数二次规...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄缙华，刘菲，唐升卫，高雅，顾博川，代仕勇，郑培文，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44