三峽梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度理論的方法地研究

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofScienceResearchonTheoriesandMethodsofThreeGorgesCascadeHydropowerStationIntegratedOptimalSchedulingPh.D.Candidate:ChengjunZHUMajor:SystemAnalysisandIntegrationSupervisor:Prof.J

2、ianzhongZHOUHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074，P.R.ChinaJune，2008獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除文中已經(jīng)標(biāo)明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。對(duì)本文的研究做出貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全

3、了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華中科技大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在____________年解密后適用本授權(quán)書(shū)。本論文屬于不保密□。（請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√”）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日本論文的研究工作獲得以下基金的資助，在此鳴謝：1.國(guó)家自然科學(xué)基金“水電能源及其在電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的混

4、沌演化與雙贏策略研究”（項(xiàng)目編號(hào)：50579022）；2.國(guó)家自然科學(xué)基金雅礱江聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目“市場(chǎng)條件下流域梯級(jí)水電能源聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行和管理的先進(jìn)理論與方法”（項(xiàng)目編號(hào)：50539140）；3.高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金“電力市場(chǎng)環(huán)境下水電能源優(yōu)化運(yùn)行的先進(jìn)理論與方法”（項(xiàng)目編號(hào)：20050487062）；4.科技部水利部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)“面向生態(tài)調(diào)度的長(zhǎng)江中上游復(fù)雜水庫(kù)群多維調(diào)控策略研究”（項(xiàng)目編號(hào)：200701008）。摘要國(guó)內(nèi)流域性的梯級(jí)水電開(kāi)發(fā)進(jìn)展迅速，“流域、梯級(jí)、滾動(dòng)、綜合”成為當(dāng)前水電開(kāi)發(fā)的

5、指導(dǎo)方針。由于梯級(jí)水電調(diào)度要綜合考慮防洪、航運(yùn)、泥沙、生態(tài)等多方面的約束，還要考慮梯級(jí)水電之間的水力和電力聯(lián)系，梯級(jí)水電優(yōu)化調(diào)度模型的求解是一個(gè)復(fù)雜的多約束優(yōu)化問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者一直致力于研究能有效解決上述問(wèn)題的方法。然而，解決各種復(fù)雜目標(biāo)之間的矛盾使得問(wèn)題描述和模型求解極為困難，亟待進(jìn)一步發(fā)展梯級(jí)水電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的理論和模型，并進(jìn)行深入研究及技術(shù)實(shí)現(xiàn)。為此，本文采用復(fù)雜系統(tǒng)理論和現(xiàn)代智能進(jìn)化方法，根據(jù)梯級(jí)水電站的自身約束條件，建立了梯級(jí)水電站的優(yōu)化調(diào)度模型，并對(duì)三峽梯級(jí)水電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行了深入研究，

6、為三峽梯級(jí)水電的科學(xué)調(diào)度提供決策依據(jù)。主要研究工作和創(chuàng)新性成果如下：針對(duì)現(xiàn)有算法在求解流域梯級(jí)水電聯(lián)合調(diào)度等復(fù)雜大規(guī)模優(yōu)化問(wèn)題時(shí)存在計(jì)算復(fù)雜度高、非劣解多樣性差和難以處理復(fù)雜約束條件等問(wèn)題，提出了基于智能粒子群優(yōu)化算法的三峽梯級(jí)發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型。計(jì)算中引入交叉算子和可變慣性權(quán)重，加大全局搜索范圍和收斂速度；并通過(guò)計(jì)算決策變量的約束廊道，將復(fù)雜條件下的梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度模型轉(zhuǎn)化為無(wú)約束優(yōu)化問(wèn)題，算法簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)。根據(jù)三峽梯級(jí)防洪規(guī)劃和運(yùn)行特點(diǎn)，選取削峰率最大作為防洪優(yōu)化調(diào)度準(zhǔn)則，以分段試算法為基礎(chǔ)建立三峽梯級(jí)防洪調(diào)

7、度模型。以入庫(kù)洪峰流量削減最多作為防洪調(diào)度的最優(yōu)性判別指標(biāo)，其實(shí)質(zhì)是指在保證樞紐及水庫(kù)安全的前提下，充分利用防洪庫(kù)容進(jìn)行調(diào)蓄，使下泄流量盡量均勻，以減小下游的防洪壓力，充分發(fā)揮三峽梯級(jí)防洪效益，模型符合三峽梯級(jí)調(diào)度原則。梯級(jí)水電優(yōu)化調(diào)度是一個(gè)非線性的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。文中以動(dòng)用防洪庫(kù)容最小和下泄洪峰最小為目標(biāo)，采用基于粒子群的多目標(biāo)優(yōu)化算法對(duì)防洪調(diào)度進(jìn)行研究，得出了綜合上、下游防洪關(guān)系的最優(yōu)折衷解；以調(diào)度期末的水位為發(fā)電指標(biāo)，以水庫(kù)最高水位和削峰率為防洪指標(biāo)，研究了汛期攔蓄洪尾的水電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度；以汛末提前蓄水

8、作為水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的研究重點(diǎn)，分析了不同蓄水時(shí)機(jī)和方式對(duì)防洪、發(fā)電的影響，為水庫(kù)多目標(biāo)調(diào)度提供決策依據(jù)。梯級(jí)水電多目標(biāo)調(diào)度方案優(yōu)選的難點(diǎn)是指標(biāo)權(quán)重的確定。針對(duì)單一考慮主觀權(quán)重或客觀權(quán)重的多目標(biāo)決策模型的缺陷，提出了兼顧主客觀權(quán)重的多目標(biāo)模糊優(yōu)選模I型，在利用模糊循環(huán)迭代確定客觀權(quán)重的基礎(chǔ)上，再根據(jù)決策者的偏好和意愿決定是否對(duì)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行主觀調(diào)整，計(jì)算得出調(diào)度方案的合理排序，優(yōu)選出的方案能夠充分體現(xiàn)決策