基于拉格朗日松弛的机组组合并行算法研究

【摘要】传统经济调度采用分区平衡模式,随着机组规模的不断扩大和全国范围互联电网的建成,逐渐形成各级电网一体化协调运行的格局,这就要求实现全网范围的统一优化资源配置。机组组合是电力系统经济调度问题的核心,是保证电力系统安全经济运行的关键。从数学规划的角度来看,机组组合是一个高维、非凸、非线性的混合整数规划问题,现有的优化算法很难求解全网统一计算的机组组合问题。本文围绕大电网机组组合的并行算法模型构建及算法速度和精度的改进展开研究工作。本文在传统机组组合模型的基础上,构建了基于拉格朗日对偶松弛理论的并行机组组合模型。分析了备用拉格朗日乘子、次梯度、系统备用三者之间的关系,在并行机组组合方法中提出了一种基于历史次梯度的改进拉格朗日乘子迭代策略。通过与统一计算的机组组合问题进行对比,并行机组组合算法可在保证精度的同时极大提高计算速度。提出了基于启发式算法的机组组合方法,对拉格朗日松弛并行机组组合算法的计算速度和精度加以改进。针对拉格朗日松弛法不容易得到可行解的特点,采用拟优先次序法构造可行解,分析了近似最优解中开启机组较多的原因,并采用退出组合法将其关停。算例结果表明,拟优先次序法可使原并行算法收敛速度更快,退出组合法可大幅提高并行算法的计算精度。研究了并行计算理论,介绍了消息传递接口MPI,设计并编程实现了机组组合并行算法。分析了并行编程过程中任务分配、通信及同步等问题,针对协调层构造可行解及判敛过程中子进程等待时间较长的问题,提出了协调层并行化策略。
【作者】刘海光；
【导师】潘毅；李立新；
【作者基本信息】中国电力科学研究院，电力系统及其自动化，2014，硕士
【关键词】机组组合；并行；拉格朗日松弛；启发式算法；MPI；

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