(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221073496 5.8 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 中国南方电网有限责任公司 地址 510530 广东省广州市黄埔区科 学城 科翔路11号 申请人 大连理工大 学 (72)发明人 吴慧军　李树山　唐红兵　廖胜利　 程春田　马翔宇　 (74)专利代理 机构 大连理工大 学专利中心 21200 专利代理师 梅洪玉 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 兼顾调峰与通航的梯级水电站多目标调度 的MILP方法 (57)摘要 本发明涉及水电调度及电网运行领域， 公开 了一种兼顾调峰与通航的梯级水电站多目标调 度的MILP方法。 电网调峰与 河道通航需求间的矛 盾是水电航运梯级调度时所面临的突出问题， 区 间回水的顶 托作用加剧了问题的复杂性。 本发明 建立了考虑回水影响的梯级水电站群短期多目 标优化调度的MILP 模型， 模型中以剩余负荷 平均 距与下游尾水位平均距最小为目标， 将非线性约 束通过函数聚合后， 利用直六面体栅格化技术与 SOS2约束方法实现约束线性化， 最终应用NBI方 法求解， 得到多目标问题的Pareto解集。 所提方 法可以充分计及回水顶托影 响， 兼顾调峰与通航 需求， 高效求解多目标调度问题并获得较理想的 结果， 是一种切实有效的方法。 权利要求书4页 说明书11页 附图4页 CN 115099494 A 2022.09.23 CN 115099494 A 1.一种兼顾调峰与通航的梯级水电站多目标调度的MILP方法， 其特征在于， 具体步骤 如下： (1)构造调峰、 通 航需求的目标函数 如式(1)‑(2)所示， 分别以电网剩余负荷平均距最小以及下游反调节水电站尾水位平 均距最小作为调峰目标与通 航目标： 式中， f1为电网剩余负荷平均距； t为时段编号； T为调度时段总数； n为电站编号； N为电 站总数； Dt、 D′t分别为t时段电网面临负荷及剩余负荷， MW； Pn,t为电站n在t时段出力， MW； f2 为下游水电站尾水位平均距； 为t时段最后一级水电站的尾水位， m； 为最后一级电 站尾水位平均值， m； 分别引入非负辅助变量 δt、 将目标函数转 化为： (2)将非线性约束聚合 为等效动力函数并对其线性 化 根据式(5)水位库容关系、 式(6)尾水位下泄流量关系、 式(7)水头计算公式、 式(8)出力 特性曲线等 非线性约束之 间的联系， 将其聚合为一个多 元高次函数， 即等效动力函数， 如式 (9)‑(10)所示； 然后根据精度要求将其栅格化， 从而 形成数个直六面体栅格， 利用栅格点权 重 λi,j,k及法平面的SOS2约束 线性化等效动力函数： 式中， Vn,t为t时段电站n的库容， m3； 为电站n的水位库容关系曲线； Zn,t为t时段电 站n的坝上 水位， m；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115099494 A 2式中， 为电站n的尾水位泄量关系曲线， 当有回水顶托影响时， 电站n的尾水位与 出库流量及下游水库坝上水位有关； 无回水顶 托影响时， 则只与出库流量有关； Qn,t为电站n 在t时段的出库流量， 包括发电流量qn,t及弃水流量Sn,t， m3/s； 为t时段电站n的尾水位， m； 式中， Hnt、 分为t时段电站n的净 水头及水头损失值， m； 式中， 为电站n的动力特性曲线， 即出力、 发电流 量及水头的三维关系曲线； 由于实际调度中要尽量避免弃水， 故弃水流量Sn,t取为0， 即Qn,t＝qn,t， 则公式(9)的表 述为： 式中， Γn(qn,t,Vn,t,Vn+1,t)为一非线性函数， 聚合了包括水位库容、 考虑回水顶托影响 的尾水位泄量、 机组动力特性曲线的所有非线性项， 在空间中以四维超曲面形式存在， 约束 着点(qn,t,Vn,t,Vn+1,t)； 只要已知任意时段t电站n的发电流量qn,t、 库容Vn,t及下游电站n+1的 库容Vn+1,t， 就可通过函数Γn(·)唯一确定出力Pn,t， 故称为等效动力函数， 约束(5) ‑(8)也 就转换为式(10)； (3)利用法线边界交叉法NBI 转化目标函数 分别针对调峰f1( δt)、 通航 单目标进行优化求解， 得到仅考虑调峰目标时的优化 结果 及与之相应的通航目标 和仅考虑通航目标时的优化结果 及与之 相应的调峰结果 由此得到支付矩阵Φ； 将支付矩阵归一化， 得到 “乌托邦点 ” 及“乌托邦线 ”； 确定“乌托邦线 ” 上点P的坐标( μ1, μ2)， 将目标函数转换为最大化 “乌托邦线 ”上的点P( μ1, μ2)与虚设Pareto 前沿上的点O之间的距离d； (4)建立MI LP模型并求 解 将包括水量平衡约束、 库容上下限约束、 始末库容约束、 发电流量上下限约束、 出库流 量上下限约束、 电站出力上下限约束、 出力爬坡约束的线性约束及线性化后的等效动力函 数(10)加入 模型中， 构建MI LP模型并利用求 解器求解； (5)改变 μ1、 μ2取值， 重复步骤(3) ‑(4)， 即可 得到问题的Pareto 解集。 2.根据权利要求1所述的兼顾调峰与通航的梯级水电站多目标调度的MILP方法， 其特权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115099494 A 3