淺談梯級(jí)水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度研究

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1、科研管理水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)2016年第6期DOI：10．3969／j．issn．1672—2469．2016．06．032梯級(jí)水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度研究王娟娟(新疆金達(dá)鑫工程建設(shè)有限公司，新疆庫(kù)爾勒841000)摘要：針對(duì)傳統(tǒng)優(yōu)化算法在求解高維、復(fù)雜梯級(jí)水電站發(fā)電調(diào)度時(shí)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(duì)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(shí)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(shí)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(duì)

2、比，ISFLA在求解梯級(jí)水電站發(fā)電優(yōu)化問題時(shí)具有明顯的優(yōu)越性。關(guān)鍵詞：梯級(jí)水電站；優(yōu)化調(diào)度中圖分類號(hào)：TV212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1672—2469(2016)06—0093—03梯級(jí)水電站之間不僅存在著復(fù)雜的水力和電力本文以調(diào)度期內(nèi)梯級(jí)發(fā)電量最大為優(yōu)化準(zhǔn)則，根據(jù)聯(lián)系，還存在眾多的約束條件，其優(yōu)化調(diào)度是一個(gè)徑流預(yù)報(bào)結(jié)果，綜合考慮電站運(yùn)行約束要求，確定高維、非凸、非線性復(fù)雜系統(tǒng)模型的最優(yōu)控制問梯級(jí)電站最優(yōu)水位運(yùn)行過程。題¨；對(duì)水電站優(yōu)化調(diào)度來說，由于水流時(shí)滯的1．1目標(biāo)函數(shù)存在使得相鄰調(diào)度期內(nèi)存在一定的水量和電量耦以調(diào)度期內(nèi)發(fā)電量最大為目標(biāo)，則目標(biāo)函合

3、，當(dāng)前的最優(yōu)調(diào)度會(huì)進(jìn)一步影響滯后期調(diào)度，故數(shù)為：而調(diào)度問題變得更為復(fù)雜。近年來，隨著人工n，智能技術(shù)研究的不斷深入，遺傳算法、粒子群算法maxE’t’【I式(，1l)、和差分進(jìn)化算法等方法被廣泛應(yīng)用于水庫(kù)優(yōu)化調(diào)N}．1=叼HQJ度中。式(1)中：E為調(diào)度期內(nèi)梯級(jí)總發(fā)電量；n為梯級(jí)混洗蛙跳算法(ShuffledFrogLeapingAlgorithm，電站個(gè)數(shù)；T為調(diào)度時(shí)段數(shù)；N為i電站t時(shí)段的SFLA)是由Eusuf和Lansey兩人2003年提出的一出力；At為時(shí)段長(zhǎng)度；H、Q分別為i電站t時(shí)種基于群體智能的協(xié)同搜索方法，其基于族群分類段的發(fā)電水頭和發(fā)電

4、流量；為i電站出力系數(shù)。的思想提供了較強(qiáng)的全局搜索能力。SFLA所需經(jīng)1．2約束條件驗(yàn)參數(shù)較少，對(duì)目標(biāo)函數(shù)要求低和對(duì)約束條件限制(1)蓄水位約束：少，但隨著對(duì)該算法研究的逐步深入，其也存在不Zmznzz式(2)足之處：易收斂到局部最優(yōu)，在求解部分函數(shù)優(yōu)化(2)時(shí)段出力約束：?jiǎn)栴}時(shí)效果不夠理想。本文將克隆選擇算法引入N?7．式(3)SFLA算法中，采用免疫蛙跳算法(Immune—Shuffled(3)下泄流量約束：FrogLeapingAlgorithm，ISFLA)。通過實(shí)例計(jì)算，gmlnQ+Si_f≤g：式(4)驗(yàn)證了該算法在求解梯級(jí)水電站短期發(fā)電優(yōu)化調(diào)

5、度(4)梯級(jí)水電站間的水力聯(lián)系，i電站t時(shí)段入問題時(shí)的有效性和實(shí)用性。庫(kù)流量：1梯級(jí)水電站短期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型，=Q，【_J+S，f_l+B式(5)(5)水量平衡方程：目前對(duì)梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度來說，主要有“以水定電”和“以電定水”兩種模式，相對(duì)應(yīng)的優(yōu)收稿日期：2015-02-10化準(zhǔn)則也可分為梯級(jí)發(fā)電量最大和梯級(jí)蓄能最大。作者簡(jiǎn)介：王娟娟(1981年一)，女，工程師?！?3·2016年第6期水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)科研管理Vi=Vi+(，一Q，一s，)?！鱢式(6)．+。，3免疫蛙跳算法(ISFLA)的梯級(jí)水電站優(yōu)2免疫蛙跳算法(ISFLA)化調(diào)度研究2．1

6、混洗蛙跳算法(SFLA)基本原理3．1上下水位邊界確定SFLA是根據(jù)青蛙覓食的行為提出的一種隨機(jī)對(duì)梯級(jí)水電站調(diào)度來說，簡(jiǎn)單地將正常蓄水位全局優(yōu)化方法，通過族群間的協(xié)作與族群內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)和死水位作為時(shí)段最高和最低水位在優(yōu)化計(jì)算時(shí)會(huì)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)最優(yōu)化問題的尋優(yōu)。假設(shè)初始蛙群加大尋優(yōu)工作量并可能生成非可行解，進(jìn)而影響算。由P只青蛙構(gòu)成，可表示為X。=[。：-0’法尋優(yōu)效率。本文具體實(shí)施方法如下：對(duì)梯級(jí)第i?級(jí)電站，先按順時(shí)序計(jì)算上下邊界z。?(i，t)，，]，其中=(?，b)為最優(yōu)化問題的解向量，s為優(yōu)化問題的解向量維數(shù)。對(duì)初Z。(i，t)，其中，t=1，2，?，T

7、一1(T為調(diào)度始蛙群青蛙個(gè)體按適應(yīng)度值大小降序，將整個(gè)蛙群期內(nèi)總時(shí)段數(shù))，從起調(diào)水位開始，結(jié)合電站時(shí)段劃分為個(gè)族群，每個(gè)族群內(nèi)包含Ⅳ只青蛙個(gè)體，最大和最小下泄流量、最小出力約束，直至調(diào)度期也即P=M×N。具體實(shí)施步驟為：第1只蛙進(jìn)入末時(shí)段；繼而采用逆時(shí)序計(jì)算上下邊界Z：?(，t)，第1個(gè)族群，第2只蛙進(jìn)入第2個(gè)族群，第只Z：(i，t)，從終止水位開始，結(jié)合時(shí)段最大和最小蛙進(jìn)入第個(gè)族群，第+1只蛙進(jìn)入第1個(gè)族下泄流量、最小出力約束，再一次采用水量平衡逆群，?，直至所有青蛙個(gè)體均進(jìn)入指定族群。時(shí)序計(jì)算時(shí)段初水位變化范圍，記作Z：(i，)：SFLA具有并行性、正

8、反饋性、自組織性等優(yōu)[Z：(i，)，z：?(i，)]，取z，z：交