基于改進(jìn)NSGAⅡ梯級水電站多目標(biāo)發(fā)電優(yōu)化調(diào)度

根據(jù)梯級水電站水庫來水特點和運(yùn)行特點,提出一種在一年中從汛期和非汛期兩個時間段分別建立不同的多目標(biāo)長期優(yōu)化調(diào)度模型,采用線性加權(quán)法和外點罰函數(shù)法將含約束條件多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為無約束單目標(biāo)問題,應(yīng)用粒子群算法(pso)進(jìn)行求解.算例表明了該模型的正確性和求解方法的可行性,為梯級水電站優(yōu)化調(diào)度提供了一種更全面、具體的模型.

為有效求解梯級水電站多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化問題,充分發(fā)揮水電的發(fā)電效益和容量效益,提出一種新型的改進(jìn)多目標(biāo)布谷鳥算法(imocs)。針對傳統(tǒng)布谷鳥算法存在收斂速度慢的問題,將動態(tài)發(fā)現(xiàn)概率和步長融入到算法中,并結(jié)合非支配排序遺傳算法(nsga-ii)的非支配排序思想以及擁擠距離維護(hù)外部檔案集策略,提出imocs;通過測試函數(shù)驗證了所提算法的有效性。將imocs應(yīng)用到烏江梯級水電站多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度中,得到了分布均勻的非劣調(diào)度方案集。最后通過模糊決策模型,主客觀確定目標(biāo)權(quán)重法,從非劣解集中選擇一個折中方案,得到各水電站發(fā)電用水過程。結(jié)果表明,調(diào)度方案合理、可靠,且均能滿足各項約束條件。梯級水電站優(yōu)化調(diào)度采用imocs具有較大的實用意義。

提出多目標(biāo)混合粒子群算法以求解梯級水電站多目標(biāo)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型。該算法采用混合蛙跳算法的分組-混合循化優(yōu)化框架以增強(qiáng)算法的全局搜索能力;在族群內(nèi)通過粒子群算法的飛行調(diào)整策略指導(dǎo)個體進(jìn)化;同時,引入外部精英集,建立了基于自適應(yīng)小生境的外部精英集維護(hù)策略,提高了算法的收斂性和非劣解集的多樣性。最后將該算法應(yīng)用于三峽梯級水電站多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度工程,計算結(jié)果表明,本文算法能夠獲得計算實時性強(qiáng)、分布均勻、收斂性好的調(diào)度方案集,并以此分析明確了調(diào)度目標(biāo)間的耦合關(guān)系,可為梯級電站的多目標(biāo)調(diào)度決策提供科學(xué)依據(jù)。

梯級水電站優(yōu)化調(diào)度要考慮發(fā)電、防洪、電網(wǎng)安全運(yùn)行等多個目標(biāo),具有高維、動態(tài)、非線性等特征,求解復(fù)雜。為解決這一問題,通過改進(jìn)花粉算法搜索策略和引入差分變異操作,加快算法收斂速度,增加種群多樣性,并將該算法用于求解梯級水電站多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度問題。結(jié)果表明,該算法收斂速度快,求解精度高,對求解梯級水電站多目標(biāo)優(yōu)化問題具有一定的優(yōu)越性。

梯級水電站優(yōu)化調(diào)度要考慮發(fā)電、防洪、電網(wǎng)安全運(yùn)行等多個目標(biāo)，具有高維、動態(tài)、非線性等特征，求解復(fù)雜。為解決這一問題，通過改進(jìn)花粉算法搜索策略和引入差分變異操作，加快算法收斂速度，增加種群多樣性，并將該算法用于求解梯級水電站多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度問題。結(jié)果表明，該算法收斂速度快，求解精度高，對求解梯級水電站多目標(biāo)優(yōu)化問題具有一定的優(yōu)越性。

針對傳統(tǒng)優(yōu)化算法在求解高維、復(fù)雜梯級水電站發(fā)電調(diào)度時易出現(xiàn)“維數(shù)災(zāi)”，或陷入局部最優(yōu)解的缺陷，本文提出了免疫蛙跳算法（isfla）。該算法將克隆選擇算法嵌入到混洗蛙跳算法框架中，對混合之后的蛙群構(gòu)造子群體執(zhí)行免疫克隆選擇操作，同時使用改進(jìn)的最差解更新方式提高其局部搜索能力。應(yīng)用實踐表明，通過將isfla與標(biāo)準(zhǔn)混洗蛙跳算法、粒子群算法以及逐步優(yōu)化方法對比，isfla在求解梯級水電站發(fā)電優(yōu)化問題時具有明顯的優(yōu)越性。

梯級水電站聯(lián)合發(fā)電調(diào)度的優(yōu)化模型的確定在整個電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行中起著非常重要的作用。文中提出一種新的梯級水電站群聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的調(diào)度準(zhǔn)則——以單位水體發(fā)電電價最高優(yōu)先發(fā)電,在此基礎(chǔ)上建立梯級水電站群聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型及其評價方法。首先建立基于四層水體的水庫能的水電站發(fā)電模型,在此基礎(chǔ)上提出單位水體發(fā)電電價的概念。建立優(yōu)化調(diào)度模型時,將電力系統(tǒng)中的負(fù)荷變化和在電力市場機(jī)制下分時上網(wǎng)電價的影響因素考慮在內(nèi)。該模型能較為客觀地反映梯級水電站運(yùn)行情況,能給系統(tǒng)調(diào)度員做出最佳調(diào)度決策提供一定的依據(jù)。優(yōu)化仿真計算結(jié)果證明該調(diào)度準(zhǔn)則具有可行性和適用性。

棄水是影響梯級水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一個重要因素,針對靜態(tài)棄水策略的不足,在協(xié)調(diào)條件的基礎(chǔ)上,建立了梯級水電站的動態(tài)棄水模型,以此為基礎(chǔ)建立調(diào)度期內(nèi)發(fā)電量最大、年調(diào)節(jié)或季調(diào)節(jié)水庫末蓄水量最大、日調(diào)節(jié)水庫末蓄水量偏差平方和最小、總耗水量最小及末級水電站棄水量最小的多目標(biāo)短期優(yōu)化調(diào)度模型。針對仿電磁學(xué)算法原理(electro-magnetism-likemechanism,elm)簡單及收斂迅速的特點,采用嵌入數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(dataenvelopmentanalysis,dea)的混合仿電磁學(xué)算法對多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型進(jìn)行求解,該算法避免了傳統(tǒng)權(quán)重系數(shù)法的盲目性。對一個8級梯級水電站系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析,結(jié)果表明所提出的動態(tài)棄水策略可以有效地提高梯級水電站的發(fā)電效益,同時也驗證了混合仿電磁學(xué)算法在求解多目標(biāo)優(yōu)化問題時的有效性。

為保障梯級水電站群多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度問題的計算效率和求解精度,提出了基于fork/join多核并行框架的并行多目標(biāo)遺傳算法.該方法以多目標(biāo)遺傳算法為基礎(chǔ),引入多種群異步進(jìn)化策略保證種群間個體多樣性;采用遷移機(jī)制保障子種群的信息有機(jī)互饋,提升算法收斂性和解集多樣性;利用并行技術(shù)實現(xiàn)子種群在各內(nèi)核的同步求解,提高計算效率.針對問題特點,耦合個體實數(shù)串聯(lián)編碼方法、混沌初始化種群策略和約束pareto占優(yōu)機(jī)制等,進(jìn)一步提升方法尋優(yōu)性能.瀾滄江流域梯級水電站群多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果表明,所提方法可充分利用多核資源,提升模型計算效率與求解精度,并能獲得分布均勻、合理可行的調(diào)度方案集,為水電系統(tǒng)多目標(biāo)高效決策提供科學(xué)依據(jù).

根據(jù)梯級水電站不僅具有電力聯(lián)系而且具有水力聯(lián)系的運(yùn)行特點,提出一種以年發(fā)電量和一級水電站耗水量為優(yōu)化目標(biāo)的梯級水電站多目標(biāo)長期優(yōu)化調(diào)度模型。通過定義各目標(biāo)的隸屬度函數(shù),將多目標(biāo)優(yōu)化問題模糊化;采用最大模糊滿意度法將多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)非線性規(guī)劃問題;應(yīng)用協(xié)調(diào)粒子群算法(cpso)求解單目標(biāo)優(yōu)化問題。仿真驗證了模型的正確性和求解方法的可行性,為梯級水電站優(yōu)化調(diào)度提供了一種新穎有效的途徑。

現(xiàn)代水電站的運(yùn)行,不僅要滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行要求,而且還要考慮多個目標(biāo)之間的協(xié)調(diào),才能使綜合效益最大。文中概述了現(xiàn)代水電站各項指標(biāo)之間的聯(lián)合運(yùn)行,并對其算法進(jìn)行分類。針對常規(guī)多目標(biāo)聯(lián)合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行給出解決方法,以期達(dá)到各項指標(biāo)相平衡的發(fā)展目標(biāo)。

將改進(jìn)型螞蟻算法用于梯級水電站短期優(yōu)化調(diào)度問題,并通過引入遺傳算法的交叉和變異思想以及自適應(yīng)搜索半徑方法提高了螞蟻算法的搜索能力．以最小耗水率模型為例,給出了梯級水電站短期優(yōu)化調(diào)度問題改進(jìn)型螞蟻算法的數(shù)學(xué)描述和求解的算法步驟,并通過龍羊峽-李家峽梯級水電站實例驗證了改進(jìn)型螞蟻算法的優(yōu)越性．結(jié)果表明,與遺傳算法相比,改進(jìn)型螞蟻算法獲得了更優(yōu)的調(diào)度方案．優(yōu)化結(jié)果在取得更低耗水率的同時,減少了機(jī)組的啟停次數(shù),并且使所有機(jī)組連續(xù)高效運(yùn)行,從而降低了機(jī)組的維護(hù)費用,并增加了梯級的經(jīng)濟(jì)效益．

針對三峽梯級水電站汛末蓄水調(diào)度的復(fù)雜問題,以汛末蓄水、下游補(bǔ)水和梯級發(fā)電為目標(biāo),構(gòu)建了梯級聯(lián)合多目標(biāo)蓄水調(diào)度模型,提出了兩階段約束法對模型目標(biāo)進(jìn)行降維處理,進(jìn)而采用動態(tài)規(guī)劃求解模型,并通過對不同來水過程的調(diào)度計算與方案比較。結(jié)果表明,隨著三峽水庫汛末蓄水位的抬高,梯級向下游補(bǔ)水能力逐漸減弱;若三峽水庫汛末蓄水位相同,則梯級下游控制補(bǔ)水流量越大,梯級總發(fā)電量越大;若梯級下游控制補(bǔ)水流量相同,則汛末蓄水位越低,梯級發(fā)電量越大;下游控制補(bǔ)水流量越大,則梯級下泄流量越均勻,發(fā)電出力峰谷差越小,也越有利于下游通航安全。

研究網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)在水庫群調(diào)度中的應(yīng)用，把多目標(biāo)分層排序網(wǎng)絡(luò)分析模型拓展到多目標(biāo)梯級水電站調(diào)度的網(wǎng)絡(luò)分析中，提出梯級水電站群調(diào)度多目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)分析模型。結(jié)合某流域梯級水電站群優(yōu)化調(diào)度實例進(jìn)行模型的應(yīng)用研究，結(jié)果表明，用本文模型構(gòu)造的時空網(wǎng)絡(luò)圖，結(jié)構(gòu)清晰，直觀形象，算法效率高。

鑒于流域梯級水電站聯(lián)合運(yùn)行是一類多目標(biāo)、高維數(shù)、多約束的復(fù)雜優(yōu)化問題,以流域梯級總發(fā)電量最大和最小下泄流量最大為目標(biāo),建立梯級水電站多目標(biāo)興利調(diào)度模型。同時,結(jié)合pareto優(yōu)化理論的數(shù)學(xué)描述方法,提出了適用于多目標(biāo)優(yōu)化問題求解的雙種群多目標(biāo)粒子群算法（dppso）,通過構(gòu)建外部精英種群及其更新維護(hù)模式,為原始種群進(jìn)化提供了精英向?qū)АＴ诮鹕辰掠翁菁壦娬径嗄繕?biāo)興利調(diào)度中的應(yīng)用表明,所提方法可均衡優(yōu)化發(fā)電、通航兩個目標(biāo),且求解精度高、非劣解集分布性好,為求解復(fù)雜梯級水電站多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度問題提供了一種新思路。

鑒于流域梯級水電站聯(lián)合運(yùn)行是一類多目標(biāo)、高維數(shù)、多約束的復(fù)雜優(yōu)化問題,以流域梯級總發(fā)電量最大和最小下泄流量最大為目標(biāo),建立梯級水電站多目標(biāo)興利調(diào)度模型。同時,結(jié)合pareto優(yōu)化理論的數(shù)學(xué)描述方法,提出了適用于多目標(biāo)優(yōu)化問題求解的雙種群多目標(biāo)粒子群算法（dppso）,通過構(gòu)建外部精英種群及其更新維護(hù)模式,為原始種群進(jìn)化提供了精英向?qū)?。在金沙江下游梯級水電站多目?biāo)興利調(diào)度中的應(yīng)用表明,所提方法可均衡優(yōu)化發(fā)電、通航兩個目標(biāo),且求解精度高、非劣解集分布性好,為求解復(fù)雜梯級水電站多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度問題提供了一種新思路。

為科學(xué)求解梯級水電站群多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型,提出一種基于量子行為進(jìn)化機(jī)制的多目標(biāo)量子粒子群算法(moqpso)。該方法以標(biāo)準(zhǔn)量子粒子群算法(qpso)為基礎(chǔ),引入外部檔案集合存儲非劣粒子,利用個體支配關(guān)系實現(xiàn)檔案集合的動態(tài)更新維護(hù);依據(jù)個體領(lǐng)導(dǎo)能力優(yōu)劣選擇粒子歷史最優(yōu)位置與種群全局最優(yōu)位置,維持搜索過程中個體進(jìn)化方向的多樣性;采用混沌變異算子對個體進(jìn)行局部擾動,提升算法的全局收斂性能。烏江流域模擬調(diào)度結(jié)果表明,所提方法具有良好的收斂速度與尋優(yōu)能力,可快速獲得兼顧梯級水電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性與可靠性要求的pareto解集,能夠為工程人員提供科學(xué)的決策依據(jù)。

本文首先從目標(biāo)函數(shù)和約束條件兩個方面,介紹了梯級水電站優(yōu)化調(diào)度的各類數(shù)學(xué)模型.然后對目前研究比較廣泛的各類優(yōu)化算法進(jìn)行了綜述.最后指出隨著水電能源的開發(fā),梯級水庫優(yōu)化調(diào)度下一步可能的發(fā)展方向.

針對電力市場中買賣雙方通過簽訂遠(yuǎn)期合同進(jìn)行交易的市場交易類型,結(jié)合水庫優(yōu)化調(diào)度理論與方法,建立物理合同和金融合同下的梯級水庫優(yōu)化模型,并以清江梯級水電站為例進(jìn)行應(yīng)用研究,驗證了模型的合理性與有效性,為今后市場環(huán)境下水電商針對不同的合同簽訂方式做出決策提供了參考和依據(jù)。

介紹分析梯級電廠水電聯(lián)合調(diào)度的技術(shù)和策略,以及相應(yīng)的計算機(jī)系統(tǒng)的組成原則。

山東舉利?？茖W(xué)校學(xué)報 journalofshandonghydraulicengineering]lstitutc 431：35?一40 l992—8 了 多目標(biāo)梯級水電站水庫群補(bǔ)償調(diào)節(jié) 的關(guān)聯(lián)平衡法 倪深海 (水資源系) 弋＼}7≥6 摘要根據(jù)發(fā)電、航運(yùn)為主的梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行的特點，建立了保證出力 和航運(yùn)保證率最大的多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型。采用把大系統(tǒng)遞階控制理論的關(guān)聯(lián)平衡法相嵌干 多目標(biāo)決策的滿意權(quán)衡法之中的求解方法。第一級使用隨機(jī)模式尋優(yōu)法求解每個子問 題j第二叛采用梯度法進(jìn)行協(xié)調(diào)經(jīng)過上下兩筑反復(fù)迭代，不僅使供水期出力和相等的 關(guān)聯(lián)約束達(dá)到7平衡，也使班策者得到7滿意的結(jié)果。 關(guān)鍵詞 對于同一 滿意權(quán)衡法；隨機(jī)模式尋優(yōu)法術(shù)醐波寵√ 站，當(dāng)其區(qū)間面積較大時，一般采用補(bǔ)償調(diào)

在由\"龍頭\"水庫與若干日調(diào)節(jié)或無調(diào)節(jié)水電站組成的梯級水電中,枯水期末和汛期洪水間隔階段,\"龍頭\"水庫根據(jù)下游電站區(qū)間來水情況,在正常發(fā)電流量外實施小流量泄流補(bǔ)償,不僅可以提高\(yùn)"龍頭\"水庫的防洪安全性、減少無益棄水,而且可以給下游電站提供更多的發(fā)電水量,改善機(jī)組的運(yùn)行效率。文中建立了梯級水電站實時發(fā)電補(bǔ)償調(diào)度風(fēng)險分析模式,提出了梯級水電站實時補(bǔ)償增益的計算方法、\"龍頭\"水庫不同補(bǔ)償方案下風(fēng)險的定量化方法以及基于期望增益最大的補(bǔ)償方案選擇方法。實例研究表明所提出的方法是合理、有效的,具有較好的輔助決策價值。