Page 22 - 2023年第54卷第4期

图 ４ 多层级嵌套优化机制

荷形状约束与水量?水位约束，梯级各水电站需进行以电定水试算，电站负荷指令在机组间的优化分配
不可避免。试算过程由电站层级完成，电站机组负荷分配模型在接收负荷指令和机组开机方案信息
后，完成机组间负荷优化分配，计算水电站发电流量并将其反馈回梯级层级中。
３．２ 模型求解方法 本文分别采用不同的优化算法对各层级调度模型进行求解。首先，采用启发式算
法在电网层进行多电源协同优化；提出交错逐步优化算法，通过开机方案和水量分配的协同优化生成
梯级层站间负荷分配方案；基于动态规划算法完成电站层负荷指令的机组间分配。
３．２．１ 启发式算法 本文提出了一种启发式算法对多电源出力过程进行优化，该算法可通过水电可调
度电量的再分配，最小化火电负荷平均距，具体计算步骤如下。
ｗ
ｌｏａｄ
ｅｑ
ｓ
步骤 １：依据次日负荷预报 Ｐ 、新能源功率预测 Ｐ 、Ｐ，确定次日等效负荷过程 Ｐ 。
ｔ ｔ ｔ ｔ
ｔｏｔ
步骤 ２：以梯级水电站前一调度周期总发电量 Ｅ 作为初始电量，采用逐次切负荷方法 ［３０］ 获得梯
ｈ
级水电站在等效负荷中的工作位置 Ｐ。
ｔ
ｈ
步骤 ３：对梯级水电站负荷指令进行修正，在梯级水电站负荷指令 Ｐ不满足出力约束时，考虑火
ｔ
电爬坡能力对该时段及附近时段梯级水电站出力过程进行修正，修正量由其余时段均摊，直至梯级水
电站负荷指令全部满足出力约束。
ｔｏｔ′
，输入中间层，优化梯级水电站可调度电量 Ｅ 。
步骤 ４：提取梯级水电站负荷形状特征 δ ｔ
Ｐ ｈ
＝ ｔ （２５）
δ ｔ Ｔ
１ ｈ
∑ Ｐ ｔ
Ｔ ｔ ＝１
ｔｏｔ
ｔｏｔ′
步骤 ５：判断梯级水电站可调度电量增加值 Ｅ － Ｅ 是否满足精度要求 ε 。若满足，结束迭代，输
出多电源调度方案。若不满足，更新梯级水电站可调度电量，返回步骤 ２，迭代计算直至梯级水电站
可调度电量增加值满足精度要求。
３．２．２ 交错逐步优化算法 梯级水电站站间负荷优化分配须考虑负荷特征约束、水量?水位约束、机
组开停机时间等大量时空耦合约束，加剧了优化计算的难度。本文对逐步优化算法进行了改进，提出
了交错逐步优化算法，通过时空耦合约束处理策略和机组 － 水量联合优化实现了复杂约束下梯级水电
站水头效益和容量效益的联合挖掘。
时空耦合约束处理策略：采用逐步优化原理，将调度周期以机组开停机时间为优化时段进行分
解，每两个优化时段组合成新的子问题，并赋予每个子问题水量约束，满足不同时间尺度上的电站运
用要求和机组开停机时间约束。梯级水电站负荷形状等空间耦合约束在每个优化时段内通过以电定水
方法进行试算。算法流程见图 ５。
机组－ 水量联合优化：水量分配问题的逐步优化需要寻找两阶段间最优的一条水量分配路径，开
机机组组合问题的求解需要在每个阶段生成机组开机状态集合并进行连接。因此，水量分配与机组组
合的联合优化需要进行交错迭代。首先，将调度期分解为两阶段子问题并赋予水量约束，求解调度期

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