混合量子-经典算法在电网优化问题中的基准测试

交流最优潮流机组组合（AC-OPF-UC）是一个困难的混合整数非线性优化问题，它将二进制发电机启停决策与非凸连续交流潮流约束相结合。在本工作中，我们研究了混合量子-经典变分算法相对于经典方法能否改善单时段AC-OPF-UC的求解。据我们所知，这是首个直接评估量子或混合量子-经典算法求解完整AC-OPF-UC问题的研究。我们考虑了两种候选算法，旨在理想量子硬件上相对于纯经典方法提高AC-OPF-UC的求解质量。第一种方法将QAOA直接应用于问题的完全离散化形式，通过惩罚项和松弛变量纳入等式与不等式约束。尽管概念上直接，但即使对于小规模实例，该方法也需要数量惊人的量子比特。第二种量子比特高效方法仅将二进制发电机状态变量编码到量子计算机上，而对每个采样比特串经典地优化连续潮流变量。我们在随机生成的5至13台发电机的AC-OPF-UC实例上对该方法进行基准测试，并与SCIP、SMAC和均匀随机采样进行比较。我们的模拟表明，量子比特高效的混合方法并未优于均匀采样。这些结果表明，为了确立此处考虑的变分混合策略相对于最佳经典算法的潜在优势（如果存在的话），需要测试更大的系统规模（25台以上发电机），这超出了我们的计算能力。或者，不同的方法，例如分支定界方法的量子版本，可能更有前景。