數(shù)據(jù)挖掘的梯級水電站群指令調(diào)度優(yōu)化方法

提出一種求解梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度問題的方法—蟻群算法(antcolonyalgorithm,aca)。算法模擬了螞蟻群體覓食路徑的搜索過程來尋找梯級水電站中長期最優(yōu)調(diào)度計劃。算法把問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。實例計算結(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優(yōu)化調(diào)度問題。算法求解精度高、收斂速度快,為解決梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度問題提供了一種有效的方法。

遺傳算法是一種簡單、適用的搜索方法,經(jīng)常用于解決非線性復(fù)雜的問題。水庫群的最優(yōu)調(diào)度問題,就是利用搜索算法根據(jù)水庫群進(jìn)出水和綜合利用情況,把水電站水庫看作一個系統(tǒng),把系統(tǒng)的各元素,輸入/輸出參數(shù)等簡化和假設(shè)后建立簡化通用的數(shù)學(xué)模型,用搜索算法對該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化仿真,得出最優(yōu)解。

由于負(fù)荷預(yù)測偏差、徑流預(yù)報不準(zhǔn)確,如何快速、可靠地調(diào)整發(fā)電計劃是梯級水電群實時調(diào)度中的難點和關(guān)鍵問題,主要體現(xiàn)在快速躲避機(jī)組限制區(qū)、兼顧電站日前計劃和出力平穩(wěn)性、最小化電站棄水等3個方面。針對上述問題,提出復(fù)雜約束限制下的梯級水電站群實時優(yōu)化調(diào)度方法及調(diào)整策略,包括電站計算序位確定、電站組合確定、負(fù)荷偏差光滑處理、廠間負(fù)荷偏差分配和棄水調(diào)整策略。引入負(fù)荷偏差光滑技術(shù),重構(gòu)負(fù)荷偏差,保證廠間負(fù)荷偏差滿足出力平穩(wěn)性要求;在廠間負(fù)荷偏差分配過程中,協(xié)調(diào)日前計劃,動態(tài)調(diào)整電站出力,避免落入機(jī)組限制區(qū);采用棄水修正策略,沿約束邊界調(diào)整電站出力,實現(xiàn)預(yù)泄騰庫。所提方法和策略,能夠充分考慮日前發(fā)電計劃指導(dǎo)性,避免電站出力頻繁波動,保證機(jī)組實時躲避限制區(qū)運行,避免不必要棄水發(fā)生。貴州電網(wǎng)烏江流域梯級水電站群廠網(wǎng)協(xié)調(diào)實際過程模擬分析表明,所提方法和策略能夠快速可靠地滿足實際工程要求,是一種是切實可行的方法和策略。

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。

為保證梯級水電站安全、穩(wěn)定、高效運行,充分利用水資源,需要對梯級水電站進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度。根據(jù)梯級水電站蓄能最大原則,全方位考慮梯級水電站運行的約束條件,通過逐步搜索算法,對梯級水電站面臨時段的運行進(jìn)行優(yōu)化計算,并根據(jù)優(yōu)化結(jié)果制定梯級水電站優(yōu)化調(diào)度規(guī)則。梯級水電站蓄能最大原則在短期能使梯級水電站蓄能最大,長期能使梯級水電站群發(fā)電量達(dá)到最大,根據(jù)梯級水電站蓄能最大原則制定的梯級水電站,短期調(diào)度規(guī)則能夠使梯級水電站取得效益最大化。

郁江梯級水電站群由西津、仙依灘和桂航3座水電廠組成。針對西津電廠出力變化頻繁,加上西津下游兩電廠裝機(jī)容量較小,經(jīng)常出現(xiàn)棄水,用增量動態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行了聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度探索,同時介紹馬斯京根分段流量演算法。

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。

本文應(yīng)用大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)理論,討論了梯級水電站水庫常規(guī)調(diào)度圖的優(yōu)化編制方法,并結(jié)合漢江上游石泉、安康兩梯級水庫得出了相應(yīng)結(jié)果,為梯級水電站水庫常規(guī)調(diào)度圖的優(yōu)化編制提供了可行的途徑.

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.

隨著經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展,我國能源結(jié)構(gòu)也隨著不斷變化,水電資源作為一項重要能源,其發(fā)展好壞直接關(guān)系到我國的可持續(xù)發(fā)展道路.梯級水電站作為水電的一種關(guān)鍵形式,必須對其進(jìn)行發(fā)電優(yōu)化調(diào)度,從而保證水資源得到合理利用.本文主要針對梯級水電站的主要特點和未來發(fā)展方向,總結(jié)了我國的一些成果,并深入分析了其運行過程中的主要問題,通過對模型進(jìn)行改進(jìn),對其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度,提出了新的調(diào)度模型.

介紹了目前國內(nèi)對于梯級水電站優(yōu)化調(diào)度問題的研究和實踐現(xiàn)狀,重點研究了優(yōu)化調(diào)度模型的建立和優(yōu)化算法。

宏觀視角下的流域梯級水電站聯(lián)合調(diào)度金沙江區(qū)域梯級水電站邁入\"調(diào)控一體化\"時代長江上游大型水電站群聯(lián)合調(diào)度發(fā)展戰(zhàn)略流域梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的必要性及對節(jié)能減排的作用氣候變化條件下的三峽梯級水庫調(diào)度長江上游大型水電站群聯(lián)合調(diào)度關(guān)鍵科技問題探討

建立了梯級水電站短期周優(yōu)化調(diào)度的梯級蓄能最大模型,在此基礎(chǔ)上采用動態(tài)搜索算法對其進(jìn)行求解。通過嚴(yán)密的理論推導(dǎo)和詳盡的實例分析探討了流域梯級電站負(fù)荷最優(yōu)分配規(guī)律。梯級電站負(fù)荷最優(yōu)分配主要由梯級水庫的區(qū)間入流關(guān)系和水庫特性決定,其結(jié)論可指導(dǎo)流域梯級電站優(yōu)化運行,為集控中心調(diào)度和指導(dǎo)實際應(yīng)用提供參考。調(diào)度決策者尚需根據(jù)本文的研究方法針對本流域和電站的特性制定符合自身的最優(yōu)調(diào)度規(guī)則。

在市場環(huán)境中系統(tǒng)電價和負(fù)荷一定的情況下,將效益最大化作為系統(tǒng)優(yōu)化準(zhǔn)則,運用水資源價值系數(shù)、設(shè)備運行費、折舊費及其他費用等成本因素,建立分時電價梯級水電站短期優(yōu)化調(diào)度模型;構(gòu)造了求解該模型的層結(jié)構(gòu)蟻群算法,采用啟發(fā)式規(guī)則解決解的多樣性和機(jī)組啟停問題,采用精英策略節(jié)約計算內(nèi)存和優(yōu)化時間。最后,運用我國西南地區(qū)某梯級流域中三個連續(xù)水電站的數(shù)據(jù)建立了調(diào)度模型并運用層結(jié)構(gòu)算法進(jìn)行仿真;并從理論方面分析了仿真結(jié)果中的每一個變化,對精英區(qū)大小的選擇作了討論,分析表明仿真結(jié)果與理論分析保持一致,說明建立的模型是合理的,提出的方法是可行而有效的。

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).

提出一種求解梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度問題的方法一蟻群算法（antcolonyalgorithm，aca）．算法模擬了螞蟻群體覓食路徑的搜索過程來尋找梯級水電站中長期最優(yōu)調(diào)度計劃．算法把問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．實例計算結(jié)果表明，算法可以求褲一具有復(fù)雜約束條件的非線性梯級優(yōu)化調(diào)度問題．算法求解精度高、收斂速度快，為解決梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度問題提供了一種有效的方法．圖1表2參8

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．

針對粒子群算法易陷入局部最優(yōu)的缺點,提出了一種雙適應(yīng)度方法、動態(tài)鄰域算子和隨機(jī)動態(tài)調(diào)整慣性權(quán)重機(jī)制有機(jī)結(jié)合的混合改進(jìn)策略。算例計算表明,該改進(jìn)策略能增強(qiáng)粒子的局部收斂能力,加快算法的收斂速度,便于處理復(fù)雜約束條件,為求解具有復(fù)雜約束條件的非線性規(guī)劃問題提供了一種簡單有效的方法。文中探討了梯級水電站優(yōu)化調(diào)度的相關(guān)問題,考慮了豐枯分時電價因素,建立了梯級水電站長期優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型,并應(yīng)用改進(jìn)粒子群算法進(jìn)行求解。實際梯級水電站計算表明,該模型使枯水期大部分時間出力均勻平穩(wěn),豐水期能兼顧防洪和蓄水的不同要求,有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。改進(jìn)粒子群算法計算速度快、收斂精度高,為梯級水電站長期優(yōu)化調(diào)度提供了一種簡單實用的求解方法。

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。

如今，廣大民眾對能源的需求量越來越高，但是我國的能源可用量卻越來越少，在這種情況下，對水、電能源結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整是勢在必行的。其實，梯級水電站優(yōu)化調(diào)度已經(jīng)得到了廣大民眾的普遍關(guān)注．而本研究就將針對“梯級水電站優(yōu)化調(diào)度模型與算法研究”這一主題進(jìn)行詳細(xì)的闡述，使廣大民眾對這方面的內(nèi)容有一個更加全面且深入的了解。

分析了梯級水電站水電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度技術(shù),包括來水預(yù)報技術(shù)、計劃調(diào)度技術(shù)、實時調(diào)度技術(shù)和電力市場水電調(diào)度技術(shù),說明了這些技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向,并提出相應(yīng)的計算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計的主要目標(biāo)和結(jié)構(gòu)要點。

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，科技大發(fā)展，經(jīng)濟(jì)大發(fā)展。人們的生活越來越舒適、便捷的同時，隨之而來的一系列問題也十分明顯。環(huán)境的污染、能源的短缺，促進(jìn)了我國水電企業(yè)模型的改革，因為只有改革才能適應(yīng)時代的變化，才能解決日益嚴(yán)峻的能源形勢。下面，我們將主要分析一下目前我國梯級水電站優(yōu)化調(diào)度模型與算法。