基于分布估計算法的水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度研究.pdf

1、流域水庫群優(yōu)化調(diào)度一直是學(xué)術(shù)和工程界研究的熱點(diǎn)問題之一。隨著我國對水電能源開發(fā)進(jìn)程的加快,眾多的大型梯級水電站的建成與投運(yùn),梯級間水電站的水力與電力聯(lián)系日益復(fù)雜,電網(wǎng)中多種電源之間的配合需求逐漸增加,給流域水電站群的運(yùn)行管理帶來了巨大的挑戰(zhàn)。流域水庫群優(yōu)化調(diào)度受徑流過程、下游用水需求、發(fā)電特性等諸多因素的影響,是一類高維度、非凸、非線性且具有復(fù)雜約束的優(yōu)化問題,如何求解該類問題是研究庫群優(yōu)化調(diào)度的關(guān)鍵問題。隨著水庫群規(guī)模的擴(kuò)大,調(diào)度問題

2、的約束條件更加復(fù)雜化,傳統(tǒng)的優(yōu)化理論和方法中的如求解精度低、計算時間長等不足更加的凸顯。因此,許多學(xué)者將智能優(yōu)化算法引入到求解水庫群優(yōu)化調(diào)度的研究中,然而智能優(yōu)化算法存在陷入局部最優(yōu)等缺陷,且將其應(yīng)用于求解水庫群優(yōu)化調(diào)度問題時,對復(fù)雜約束處理機(jī)制的研究較少,仍需研究更有效的優(yōu)化方法及約束處理策略來求解水庫群優(yōu)化調(diào)度問題。文本結(jié)合智能優(yōu)化算法理論、系統(tǒng)工程理論和最優(yōu)化理論等相關(guān)理論,以一種具有較好全局搜索能力的分布估計算法為基礎(chǔ),以水庫優(yōu)

3、化調(diào)度、流域水庫群優(yōu)化、水火電聯(lián)合調(diào)度為研究對象,對含有復(fù)雜約束的水庫群、水火電聯(lián)合優(yōu)化問題進(jìn)行了研究,取得了一些具有理論意義和實(shí)際應(yīng)用價值的成果。本文的研究工作及成果主要如下:
　　(1)以一種具有較好全局搜索能力的進(jìn)化算法—分布估計算法為基礎(chǔ),分析了算法在進(jìn)化過程中的性能和算法中控制參數(shù)的作用,針對算法中因控制搜索范圍的參數(shù)下降過快,導(dǎo)致群體多樣性降低從而引起的算法陷入局部最優(yōu)的問題,提出一種混合單變量邊緣分布算法(HUMDA

4、)。該算法采用兩階段參數(shù)動態(tài)控制策略來控制算法的均值與方差參數(shù),在搜索初期保持群體的多樣性,在算法后期提高了算法的局部搜索能力,并引入混沌搜索機(jī)制有效提高了算法的搜索精度與效率。通過標(biāo)準(zhǔn)測試函數(shù)測試分析了算法的性能、參數(shù)的敏感性及局部搜索策略的作用,結(jié)果表明HUMDA具有較好的全局搜索能力和較高搜索精度。此外,在HUMDA算法的基礎(chǔ)上,將參數(shù)控制策略與文化框架相結(jié)合提出文化分布估計算法(CEDA),通過文化算法中的知識結(jié)構(gòu)監(jiān)測群體的信息

5、,控制算法的參數(shù),以提高算法的魯棒性,通過測試表明CEDA算法具有更好的性能及尋優(yōu)能力。對分布估計算法的改進(jìn)研究,有效的提高了算法搜索性能,為求解水庫群優(yōu)化調(diào)度問題提供了有效的手段。
　　(2)通過研究水庫優(yōu)化調(diào)度模型解空間的特性,將提出的HUMDA算法應(yīng)用于求解水庫發(fā)電優(yōu)化調(diào)度問題,同時針對局部搜索中容易破壞約束導(dǎo)致搜索效率低下的問題,設(shè)計一種結(jié)合逐步優(yōu)化思想的混沌局部搜索策略,使得在局部搜索過程中對等式約束的破壞減小,提高了局

6、部搜索的效率。最后通過水庫長期調(diào)度算例對算法進(jìn)行測試分析,結(jié)果表明算法在求解水庫調(diào)度問題時具有較好的性能,為后研究具有更復(fù)雜約束的水庫群調(diào)度提供了參考。
　　(3)通過分析現(xiàn)有的水庫群優(yōu)化調(diào)度約束處理方法,針對約束處理容易造成下游水庫調(diào)整量過大,使得調(diào)整的隨機(jī)性過大,影響算法搜索性能的問題,結(jié)合CEDA算法提出一種考慮上下游水力聯(lián)系的等式約束處理策略。該策略可快速的消除不等式約束對解的影響,提高算法的求解效率。并將其應(yīng)用于含有10

7、個水庫的水庫群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度,得到較好的優(yōu)化效果。
　　(4)通過對水火電優(yōu)化調(diào)度中火電機(jī)組的特性及火電負(fù)荷分配問題的解空間特性進(jìn)行研究,分析了現(xiàn)有的約束處理策略的特性并針對其影響算法全局搜索能力等問題,提出一種結(jié)合CEDA的兩階段約束條件處理策略,測試分析該策略在求解火電機(jī)組負(fù)荷分配時具有較好的性能。將CEDA結(jié)合水電約束處理策略、火電約束處理策略應(yīng)用于求解水火電聯(lián)合調(diào)度,結(jié)果表明結(jié)合所提出的約束處理策略的CEDA算法具有較好的求