黄河水沙调控多目标协同模型构建及应用

为促进黄河流域行洪输沙-生态环境-社会经济三大子系统多维功能协同发挥,提出黄河水沙调控多目标协同总体架构。基于系统整体耦合协调度构建黄河水沙调控多目标协同模型,实现了不同来水来沙与工程组合情景下黄河水沙调控目标函数与约束条件灵活选择及权重系数适应性调整。以黄河中游三门峡-小浪底水库群为例,开展丰平枯典型年水沙优化调控。结果表明:排沙与发电目标间存在强竞争关系,生态和发电目标间存在弱竞争关系;系统整体耦合协调度最高的方案均能达到各目标优质协调,并倾向于发挥更大发电效益。模型应用结果启发管理者在实际调度中适当提升发电量,并在枯水年注意增加生态供水。研究成果可为黄河水沙多目标优化调控实践提供科技支撑。

多泥沙河流供水水库水沙联合优化调度的研究与应用

【目的】分析多泥沙河流供水水库中供水与排沙减淤之间的矛盾,为此类水库合理调度运行方式的确定提供技术支撑。【方法】运用水沙数学模型与优化理论的基本思想,构建多泥沙河流供水水库水沙联合优化调度耦合模型,并将该模型应用于亭口水库这一典型多泥沙河流供水水库调度运行方式的优化比选研究中。【结果】成功构建了多泥沙河流供水水库水沙联合优化调度耦合模型,该模型由水库优化调度动态规划子模型及泥沙冲淤计算子模型2部分构成,子模型之间通过参数及数据的相互传递,实现对模型定解条件的影响,从而组成一个耦合模型。该模型在亭口水库调度运行方式优化比选研究的应用表明,亭口水库适宜采用"蓄水运用,汛期低水位相机排沙"的调度运行方式。【结论】所构建模型具有较强的合理性及较广的适用性,为多泥沙河流水库水沙联合调度运行方式的制定提供了一条行之有效的解决途径。

水库水沙联合调度多目标决策模型

针对水库运用过程中蓄水与排沙之间的矛盾,本文首先建立了水库防洪、发电及航运调度子模型;然后,以水库防洪、发电及航运效益为基本目标,应用多目标决策方法,建立了水沙联合调度多目标决策模型;为减少水沙联合调度计算的工作量和难度,以子模型计算结果为基础,建立水库运行参数与目标之间的函数关系,将各目标有机地联系在一起,据此合理进行水沙联合调度;最后,将该模型应用到三峡水库汛末蓄水的研究中,得到一个兼顾各目标要求的蓄水方案。

基于遗传算法与神经网络的水库水沙联合优化调度模型

针对一维泥沙数学模型维数高、求解耗时长以及水沙联合调度模型多目标难以求解的问题,结合遗传算法与神经网络的特性,以发电量最大和有效库容最大为基本目标,构建了水库水沙联合优化调度模型。利用约束法和权重法,将多目标模型转化为单目标模型,采用加速遗传算法进行求解,其中泥沙冲淤量使用自适应BP神经网络进行拟合预测。三峡水库实例计算结果表明:运行20 a,与原设计运行方式相比,采用该优化调度模型优化运行年均发电量增加7.732%,泥沙淤积量增加0.044%,在淤积量增加很小的情况下能大幅度增加发电量,模型能较好地解决水库水沙联合调度问题,在工程实际中是有效可行的。

城市供水系统调度的分解-协调优化方法

本文建立了含蓄水池城市供水系统优化调度问题的数学模型。根据分解-协调原理,提出了解决该优化调度问题的一种算法,并对算法进行了仿真计算,获得了满意的结果。

基于鲶鱼效应多目标粒子群算法的水库水沙联合优化调度

针对水库水沙联合优化调度多目标、高维、非线性和难以求解的特点,将鲶鱼效应机制引入多目标粒子群算法中提出基于鲶鱼效应的多目标粒子群算法,该算法在利用收敛速度较快的Sigma方法的基础上,通过触发鲶鱼启发器引入外部鲶鱼粒子,利用鲶鱼粒子对种群的驱赶效应增加种群多样性,从而提高算法的收敛性和非劣解集的多样性;数值分析证明,与MOPSO和σ-MOPSO相比,该算法的效率和质量更高,同时三峡水库实际算例也表明,该算法能给出代表整个可行调度空间、收敛较好、分布均匀的Pareto最优前沿,具有较好的适应性。

基于可变模糊集理论的跨流域调水工程水资源优化调度

为实现水资源的高效利用,对胶东调水工程进行水资源优化调度研究。基于受水区潍坊、青岛、烟台、威海等4市的实际配水量与社会经济指标分析,利用可变模糊集理论,建立地市外调水量可变模糊优选模型进行优化调配系数计算,优化调配4市外调水量,并对优化后的外调水量与区域社会经济发展进行耦合协调度计算。以调水效率最高为原则,以4市缺水总量最小建立目标函数,利用Lingo软件编程求解,分别对平水年、枯水年、特枯年进行水资源优化调度。把基于调配水量调度与规划指标调度的结果进行对比分析。结果表明:2种调度结果均满足各分水口的最小需水要求;外调水量的优化调配提高了胶东4市水资源与社会经济发展的耦合协调度,调配水量调度后,青岛市缺水率明显下降,其他地市缺水率降幅则较小。

基于改进TOPSIS的水库水沙联合调度方案评价

为全面评价水库水沙联合调度方案,针对水沙联合调度方案评价指标体系指标间存在相关性以及传统TOPSIS距离计算时未考虑指标间相关性的不足,将马氏距离引入到传统TOPSIS方法的距离计算中,提出了改进TOPSIS方法,并进而将其应用到三峡水库水沙联合调度方案评价中。实例结果表明,该方法可以从多个水沙联合调度非劣解方案中获取最佳调度方案,评价结果也更具有合理性与科学性,为解决水沙联合调度问题提供了一种新的手段。

取水泵站优化调度的分解—协调模型研究

针对取水泵站的工作特性,采用大系统分解—协调技术建立了取水泵站优化调度的二层分解—协调模型。以泵站全天的运行费用为目标函数,将一天划分为若干相互独立又相互关联的时段,并考虑清水池的调节和分时电价对取水泵站运行费用的影响,利用分解—协调技术对模型进行了求解。算例表明,优化后的泵站调度方案可较原方案节省大量电费。

基于遗传算法的水沙联合调度模型

该文提出了基于遗传算法的水沙联合调度模型,为了使该模型适合于各种情况,采用模糊法确定各个目标的权系数;定义了新的交叉操作和突变操作,以保证调度结果满足期望的约束;同时为了防止解过早收敛,保证得到满足约束条件的最优解,采用基于浓度的群体更新技术来保持个体多样性。实例结果验证了其可行性。

灌区多目标供水优化调度模型及其求解

针对灌区水资源供需矛盾十分突出的问题 ,以云南曲靖灌区为研究对象 ,应用大系统分解协调原理 ,建立了两层递阶水资源优化调度模型 ,并采用模拟技术与优化技术相结合的途径 ,进行优化模型的求解 ,给出了优化决策算法的程序框图 ,合理解决了多水源、多目标、多用户、多保证率的供水调度问题。

基于遗传算法的水沙调度

提出了一种基于遗传算法的水沙调度方法,为了使该方法适合于各种情况,采用模糊法确定各个目标的权系数;定义了新的交叉操作和突变操作,以保证调度结果满足期望的约束;同时为了防止解过早收敛,保证得到满足约束条件的最优解,采用基于浓度的群体更新技术来保持个体多样性。实例结果验证了其可行性。

“协调方程式法”用于抽水蓄能电站群优化调度的研究

利用大系统分解协调理论，可将整个水火电协调调度问题分解为火电、常规水电和抽水蓄能等子问题。本文针对定水头抽水蓄能电站群，参照该子问题与火电子问题的相似之处，使用了标准水的概念，在理论上研究了“协调方程式法”在定水头抽水蓄能电站群优化调度中的应用问题并取得了可喜结论。

基于改进粒子群算法的风储联合系统多目标协同调度

为了平滑风电场输出功率的波动,提高风能的利用率,建立了以最小化风电出力波动和最大化风电场发电效益为优化目标的风储联合系统多目标调度模型。提出了基于虚拟理想粒子的多目标改进粒子群算法(particle swam optimization algorithm,PSO),并用该算法对模型进行了求解。算例仿真结果表明,所提方法可以有效平抑风电场输出功率的波动和提高联合系统的发电效益。

计及调峰主动性的风光水火储多能系统互补协调优化调度

调峰补偿与调峰分析火力发电是解决风能、太阳能等大型可再生能源并网后电力系统调峰能力降低问题的一种方式,是补充、协调和优化风能、太阳能、水力和热能多能源系统的调度策略。多能源系统电力结构复杂,变量多,约束多,应采用分层优化调度方法。上述模型旨在优化储能系统的最小净负荷变化和最大运营利润,最大化储能系统的削峰填谷特性和峰谷值。目的是减少负载差异并增加可再生能源的消费空间,最大限度地降低机组的运行成本,减少可再生能源的浪费,发挥火电厂的深度调峰能力,优化其可再生能源吸收能力和火电厂的经济运行,同时兼顾调峰措施的局限性。文章基于分解调整的思想,实现了上下问题的调整和下问题的交替迭代求解。最后,以改进后的IEEE30节点系统为例,对各种场景进行了仿真分析。结果表明,所提出的策略能够有效提高系统的可再生能源吸收能力和系统运行的经济性。