水電站群隱隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度方法及其軟件包研制

針對(duì)烏溪江梯級(jí)水電站的特點(diǎn),充分利用水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度技術(shù),采用隱隨機(jī)方法分別擬合了該梯級(jí)電站逐月和逐旬的優(yōu)化調(diào)度函數(shù),并通過(guò)模擬調(diào)度對(duì)比分析,最終確定了該梯級(jí)電站的優(yōu)化調(diào)度方案。計(jì)算表明,該優(yōu)化成果合理,效益顯著,能有效應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。

a水庫(kù)為混合式抽水蓄能電站,下游為b水庫(kù),二者構(gòu)成了含混合式抽水蓄能電站的梯級(jí)水庫(kù)群,本文分析了這兩座水庫(kù)的長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題,以驗(yàn)證本文水庫(kù)水電站中長(zhǎng)期隱隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度模型和算法的有效性。

a水庫(kù)為混合式抽水蓄能電站，下游為b水庫(kù)，二者構(gòu)成了含混合式抽水蓄能電站的梯級(jí)水庫(kù)群，本文分析了這兩座水庫(kù)的長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，以驗(yàn)證本文水庫(kù)水電站中長(zhǎng)期隱隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度模型和算法的有效性。

以浙江楓樹(shù)嶺水電站為例，較詳細(xì)完整地介紹了一種由動(dòng)態(tài)規(guī)劃與馬爾可夫隨機(jī)決策過(guò)程理論發(fā)展形成的隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃水庫(kù)優(yōu)化發(fā)電調(diào)度的理論和方法．并用此方法建立了楓樹(shù)嶺水電站隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型，通過(guò)計(jì)算，編制了電站的優(yōu)化發(fā)電調(diào)度圖

第18卷第6期 1990年兒月 河海大學(xué)學(xué)報(bào) journal0fhoha1un1vf．rsn~ v01．18no．8 n199o 水電站庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度的分解方法 董增川葉秉如 (水資源水文系) 摘要本文研兜了水電站庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度的一種新方法，空問(wèn)分解方法．與現(xiàn)有的一些方法相比有 以下幾點(diǎn)較為啊顯的優(yōu)越性；(1)可大大降低問(wèn)題的維數(shù)(2)協(xié)調(diào)變量隱含著有實(shí)用價(jià)值的意義} (3)在解決復(fù)雜的大規(guī)模問(wèn)題時(shí)還可節(jié)約計(jì)算機(jī)對(duì)．對(duì)虹水河梯級(jí)的優(yōu)化調(diào)度作丁實(shí)爵計(jì)算． 關(guān)鍵調(diào)水力發(fā)電站i水庫(kù)調(diào)度i最優(yōu)化i系統(tǒng) l引言 水電站庫(kù)群的優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，不僅是一個(gè)時(shí)問(wèn)范疇上的優(yōu)化問(wèn)題，更重要的是體現(xiàn)在空 間范疇上的優(yōu)化，對(duì)大規(guī)模的系統(tǒng)，如水庫(kù)數(shù)目眾多結(jié)構(gòu)型式復(fù)雜，諷節(jié)性能及綜合利用 程度上律在差異，從而產(chǎn)生許多變量及關(guān)系式，若萊些關(guān)系式是非線

本文研究了水電站庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度的一種新方法,空間分解方法.與現(xiàn)有的一些方法相比,有以下幾點(diǎn)較為明顯的優(yōu)越性:(1)可大大降低問(wèn)題的維數(shù);(2)協(xié)調(diào)變量隱含著有實(shí)用價(jià)值的意義;(3)在解決復(fù)雜的大規(guī)模問(wèn)題時(shí)還可節(jié)約計(jì)算機(jī)時(shí).對(duì)紅水河梯級(jí)的優(yōu)化調(diào)度作了實(shí)際計(jì)算.

本文討論了水電站水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的一般理論及其調(diào)度函數(shù)，提出了水庫(kù)隱性隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度的有關(guān)計(jì)算方法，最后以某工程作為實(shí)例進(jìn)行了計(jì)算。

本文提出了一個(gè)求解超大規(guī)模水電站群補(bǔ)償調(diào)節(jié)調(diào)度的“分級(jí)多層次法”優(yōu)化模型,該模型采用大系統(tǒng)遞階理論。應(yīng)用該模型和軟件研究了以三峽水電站為中心的跨大區(qū)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的水電站群補(bǔ)償調(diào)節(jié)調(diào)度,其中最大的一個(gè)水電站群系統(tǒng)達(dá)117座水電站和73座長(zhǎng)期調(diào)節(jié)水庫(kù),總裝機(jī)容量達(dá)11386萬(wàn)kw。

本文應(yīng)用隨機(jī)優(yōu)化方法，以黃河上游梯級(jí)水電站群為例，對(duì)梯級(jí)水電站群的興利優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行了研究，并對(duì)梯級(jí)的多年運(yùn)行成果進(jìn)行了分析．由于對(duì)入流的處理比較合理巧妙，從而有效地避免了“維數(shù)災(zāi)”問(wèn)題．結(jié)果表明，所建立的模型是合理可行的．

一、引言我國(guó)已建成的水電站日益增多,電網(wǎng)中水、火電站組成了一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng),要對(duì)整個(gè)電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度,目前就理論和實(shí)際都難于做到。一般只對(duì)電網(wǎng)中的水電站群作為研究對(duì)象,求出優(yōu)化方案,但僅就這點(diǎn)也沒(méi)有現(xiàn)成通用的方法。目前,國(guó)內(nèi)外普遍采用的優(yōu)化調(diào)度方法是隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃法,但應(yīng)用隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃法(簡(jiǎn)稱sdp法)解決單一水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度還可以,若用它來(lái)解決多水庫(kù)系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題則會(huì)遇到眾所周知的“維數(shù)災(zāi)”。在我國(guó)除了大電

在現(xiàn)有的水電站群長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度方法的基礎(chǔ)上,根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理,從實(shí)際問(wèn)題的物理意義出發(fā),提出了一種基于多層神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的水電站群(以兩庫(kù)并聯(lián)為實(shí)例)長(zhǎng)期隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度的余留效益統(tǒng)計(jì)迭代法(nnrbsi)。該算法僅利用庫(kù)群隨機(jī)來(lái)水的樣本均值和樣本協(xié)方差矩陣信息,即可進(jìn)行水電站群長(zhǎng)期隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度。

近些年頻發(fā)的極端干旱氣候條件對(duì)特大流域水電系統(tǒng)提出了更精細(xì)化的蓄能控制要求。該文考慮蓄能軌跡約束,提出一種基于等蓄能線的梯級(jí)水電站群蓄能控制優(yōu)化調(diào)度方法。引入可行域預(yù)壓縮策略,采用數(shù)學(xué)組合理論和等蓄能線,依蓄能控制指標(biāo)建立各時(shí)段梯級(jí)水庫(kù)可行水位組合曲面,將蓄能控制下的優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束問(wèn)題,并采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)高效求解。瀾滄江中下游梯級(jí)水電站群調(diào)度結(jié)果表明,通過(guò)精細(xì)化控制梯級(jí)蓄能可以有效提高發(fā)電效益,降低供電破壞風(fēng)險(xiǎn),與常規(guī)約束優(yōu)化方法相比,所提方法高效快速、切實(shí)可行。

梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度對(duì)于增加系統(tǒng)發(fā)電量,降低耗水率,充分利用流域水能資源,提高整個(gè)梯級(jí)水電站群的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行水平具有重要意義。建立\"一庫(kù)多級(jí)\"梯級(jí)水電站群短期優(yōu)化調(diào)度模型,研究采用逐步優(yōu)化算法(poa算法)進(jìn)行模型求解的方法和步驟,在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)調(diào)度軟件,并以金溪流域梯級(jí)電站群為例對(duì)算法實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明,采用poa算法能夠有效提高水電站發(fā)電量3%以上,且poa算法具有易于計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)的特點(diǎn),在水電站自動(dòng)優(yōu)化調(diào)度方面具有較大優(yōu)勢(shì)。

為克服離散差分動(dòng)態(tài)規(guī)劃法(dddp法)計(jì)算機(jī)時(shí)長(zhǎng),對(duì)選取初始軌跡線要求較高的弊端,本文提出了一種多級(jí)離散差分動(dòng)態(tài)規(guī)劃法(mdddp法)。其基本思想是,將n座水庫(kù)水電站群分解為主子系統(tǒng)和輔子系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng),通過(guò)調(diào)節(jié)主子系統(tǒng)自身的屬性來(lái)達(dá)到優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)的目的,同時(shí)結(jié)果滿足整個(gè)系統(tǒng)的約束條件。每一輪迭代都相應(yīng)增加主子系統(tǒng)的電站數(shù)目;在每一輪迭代中每一步計(jì)算時(shí),都重新劃分主子系統(tǒng)和輔子系統(tǒng),使每個(gè)水電站至少有一次成為主子系統(tǒng);每步計(jì)算都采用dddp法尋優(yōu);整個(gè)尋優(yōu)過(guò)程至結(jié)果滿足旁路作用規(guī)則為止。實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明,該方法對(duì)解決多階段決策問(wèn)題,尤其是高維多階段決策問(wèn)題,是行之有效的。

利用不確定理論,將入庫(kù)徑流量設(shè)定為模糊隨機(jī)變量,在不確定環(huán)境下研究梯級(jí)水電站短期優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題,并建立了相應(yīng)數(shù)學(xué)模型.應(yīng)用表明,該研究方法具有可行性.

通過(guò)闡述系統(tǒng)均衡優(yōu)化思想，提出多目標(biāo)均衡優(yōu)化方法。系統(tǒng)的均衡和優(yōu)化是系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)工程研究的一個(gè)重要問(wèn)題均衡優(yōu)化方法，可有效緩解水電站多年平均發(fā)電量與保證出力之間的矛盾，為水電站優(yōu)化調(diào)度提供一條新思路。

提出一種求解梯級(jí)水電站中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題的方法—蟻群算法(antcolonyalgorithm,aca)。算法模擬了螞蟻群體覓食路徑的搜索過(guò)程來(lái)尋找梯級(jí)水電站中長(zhǎng)期最優(yōu)調(diào)度計(jì)劃。算法把問(wèn)題解抽象為螞蟻路徑,利用狀態(tài)轉(zhuǎn)移、信息素更新和鄰域搜索以獲取最短路徑即最優(yōu)解。實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明,算法可以求解具有復(fù)雜約束條件的非線性梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題。算法求解精度高、收斂速度快,為解決梯級(jí)水電站中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題提供了一種有效的方法。

利用不確定理論，將入庫(kù)徑流量設(shè)定為模糊隨機(jī)變量，在不確定環(huán)境下研究梯級(jí)水電站短期優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題，并建立了相應(yīng)數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用表明，該研究方法具有可行性。

以清江隔河巖水電站為例,完整地介紹了一種由動(dòng)態(tài)規(guī)劃與馬爾可夫隨機(jī)決策過(guò)程理論發(fā)展形成的隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃水庫(kù)優(yōu)化發(fā)電調(diào)度的理論和方法;并用此方法建立了隔河巖水電站隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度模型,通過(guò)計(jì)算,編制了電站的優(yōu)化發(fā)電調(diào)度圖。

研究了中國(guó)水電站的分布及其水文、水電調(diào)節(jié)特性,對(duì)西南地區(qū)的部分大型水電站群和華中地區(qū)的部分大型水電站群之間的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度建立了調(diào)度模型,將跨區(qū)域的水電站群調(diào)度問(wèn)題分解為小規(guī)模的問(wèn)題求解,然后借助水庫(kù)調(diào)度知識(shí)經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行總體協(xié)調(diào)。分析結(jié)果表明,開(kāi)展水電優(yōu)化調(diào)度工作,不僅可以增加水電發(fā)電量,而且可以提高整個(gè)水電站群的保證出力,對(duì)落實(shí)國(guó)家\"西電東送\"戰(zhàn)略,優(yōu)化資源配置,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

隨著我國(guó)水電能源開(kāi)發(fā)進(jìn)展逐漸加快,在水庫(kù)上下游電力、電力時(shí)空聯(lián)系、徑流不確定等因素的影響下,面臨著大規(guī)模水電站群體優(yōu)化調(diào)度的問(wèn)題,傳統(tǒng)的系統(tǒng)優(yōu)化方法調(diào)度規(guī)則簡(jiǎn)單,且可操作性較差,存在著一定的局限性,而水電站(群)優(yōu)化調(diào)度控制為題又比較復(fù)雜.本文對(duì)國(guó)內(nèi)水電站群優(yōu)化調(diào)度的現(xiàn)狀進(jìn)行了探討,并對(duì)水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度規(guī)則的制定提供了可行的優(yōu)化方法.

研究了中國(guó)水電站的分布及其水文、水電調(diào)節(jié)特性,對(duì)西南地區(qū)的部分大型水電站群和華中地區(qū)的部分大型水電站群之間的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度建立了調(diào)度模型,將跨區(qū)域的水電站群調(diào)度問(wèn)題分解為小規(guī)模的問(wèn)題求解,然后借助水庫(kù)調(diào)度知識(shí)經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行總體協(xié)調(diào)。分析結(jié)果表明,開(kāi)展水電優(yōu)化調(diào)度工作,不僅可以增加水電發(fā)電量,而且可以提高整個(gè)水電站群的保證出力,對(duì)落實(shí)國(guó)家\"西電東送\"戰(zhàn)略、優(yōu)化資源配置、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。