梯级水电站群中长期优化调度的正交离散微分动态规划方法

我国特大流域梯级水电站群正在形成,这些梯级水电站群普遍具有装机规模大、级数众多的特点。随着巨型梯级水电站的集中投产,其优化调度计算规模不断增加,维数灾问题日益凸显。在分析离散微分动态规划(discrete differential dynamic programming,DDDP)算法的基础上,提出了正交试验设计和DDDP相结合的正交离散微分动态规划方法(orthogonal discrete differential dynamic programming,ODDDP)。该方法以DDDP为基础,采用正交试验设计选取具有"均衡分散,整齐可比"性质的部分状态组合,以减少方法所需存储量与计算量,进而提高计算的规模和效率。乌江干流梯级水电站群仿真调度结果表明,ODDDP在大幅缩短计算耗时的同时可获得与DDDP相近的优化结果,系统求解效率和计算规模显著提高。

梯级水电站长期优化调度的细粒度并行离散微分动态规划方法

伴随水电规模的扩大,水电站群优化调度的计算量不断增加,需要探求新的方法。在分析离散微分动态规划(discrete differentiation and dynamic programming,DDDP)算法的基础上,提出了基于分治模式的梯级水电站长期优化调度的细粒度并行离散微分动态规划(parallel discrete differentiation and dynamic programming,PDDDP)方法,并以澜沧江梯级的6个电站系统长期优化调度问题为应用实例,在多核计算环境下进行验证。结果表明,多核环境下的PDDDP方法简便易行,能充分利用闲置计算资源、大幅度提高优化调度的计算效率,是解决大规模复杂水电系统调度的高效和实用方法。

离散微分动态规划在水库优化调度中的应用研究

采用改进的动态规划即离散微分动态规划(DDDP)法,建立了单一水库多目标库优化调度模型,并以陆浑水库为例进行实例应用,求解得出陆浑水库优化调度结果。针对典型年优化调度,选取不同汛限水位作为调度方案,得出提高水库汛限水位十分必要的结论;对于长系列优化调度,优化后多年平均发电量比实际增加了54.9%,为制定合理的水库调度方案提供参考依据。实例计算表明,该方法简单、快捷,避免了常规动态规划中存在的因离散值过多而陷入的"维数灾"问题。

基于灰色离散微分动态规划的梯级水库优化调度

针对梯级水库群优化调度中离散微分动态规划(DDDP)方法全局收敛性差及计算效率低的问题,本文提出了一种基于灰色系统预测方法的离散微分动态规划方法(GDDDP)。该方法以DDDP为基础,每次迭代前把历史迭代中得到的最优轨迹和历史预测轨迹组成的数据序列作为灰色系统预测方法的输入进行预测;然后在各个水库预测轨迹的基础上进行离散迭代求解,以此来提高算法的求解精度及计算效率;同时针对灰色系统预测方法对于振荡序列有较大误差的缺点,采用等差数列递推式改进了灰色系统预测方法。最后白山-丰满梯级水电站的调度结果也表明了GDDDP的有效性。

人工鱼群算法与离散微分动态规划结合在水库优化调度中的应用

人工鱼群算法(AFSA)具有快速收敛到最优解附近的能力,建立人工鱼群系统模拟水库优化调度,将其所得到的解作为离散微分动态规划(DDDP)算法的初始试验轨迹,通过DDDP再次寻优,可以获得更优、更稳定的解,试验证明了AFSA与DDDP结合应用于水库优化调度的有效性。

大伙房水库防洪优化调度研究

根据大伙房水库的特点,建立了大伙房水库防洪优化调度模型,模型适应了水库错峰调度的需要。调度模型采用离散微分动态规划法进行求解,不但缩短了求解时间,而且计算得到的最优泄量过程较均匀,减小了下游的洪灾风险。此外,通过采用模糊优选方法,较好地解决了多目标方案的优选问题,为实时调度提供科学的决策支持,从而进一步提高了水库的防洪效益。

南水北调东线工程江苏段水资源优化配置

为更好地解决跨流域调水工程水资源配置问题,该文在水资源常规配置的基础上,将模拟技术与离散微分动态规划方法(DDDP)相结合,提出了"河-湖-梯级泵站"系统水资源优化配置模型。模型以整个系统的缺水量及抽水量最小作为综合目标:首先根据一定的湖泊运行规则按逆水流方向依次对各湖泊区间来用水进行模拟计算,以确定各湖泊区间在各时段的最大可供水量及可外调水量;在此基础上,以整个系统总抽水量最小为目标函数,各湖泊在每个时段的抽(弃)水量作为决策变量,建立多湖泊联合调度动态规划数学模型,采用DDDP法对其进行求解。以南水北调东线工程江苏段为例,采用该模型进行水资源优化配置,结果表明,该模型提高了整个系统的供水保证率,同时实现了可供水量在各区间各时段的均衡分配;在50%、75%和95%频率时,江苏可实现最大外调出省水量达14.08、14.18和12.70亿m3;同时,供水系统总抽水量分别可减少51.34、94.87和28.19亿m3,可见通过优化调度,降低了系统运行成本,实现了本地水和外调水的联合优化配置。

水库群防洪系统优化调度模型及应用

本文以澧水流域中上游江垭、皂市及宜冲桥 3个水库及其下游河道防洪系统联合优化调度问题为背景 ,建立了基于河道洪水演进方程与多目标离散微分动态规划的水库群防洪系统多目标优化调度模型 ,给出了一种离散微分动态规划与马斯京根洪水演进相结合多目标优化算法 .经计算分析 。

水库生态调度模型及算法研究

随着我国大规模流域开发,大量水库建设对河流生态系统造成了较大影响,如何通过水库合理调度来减轻水库对河流生态环境的负面影响,是当前水库运行调度研究中的一个热点问题。针对现行水库调度过分强调经济利益而忽视生态环境需水状况,致使部分大坝下游和库区发生生态环境退化的现象,从自然资源可持续发展的角度,探讨了水库生态调度的概念和任务,建立了水库生态调度多目标数学模型。该模型以经济效益、社会效益和生态环境效益组成的综合利用效益最大为目标函数,以综合利用要求为约束条件,包括灌溉、发电、航运、旅游、河口压咸和应急用水等。该模型为具有复杂约束条件的多目标规划模型。创建了可行搜索离散微分动态规划算法(FS-DDDP算法)对该模型进行了求解。

水库群防洪优化调度模型研究

以澧水流域中上游的江垭、皂市及宜冲桥三库联合防洪优化调度问题为背景 ,建立了河道洪水演进方程与离散微分动态规划相结合的水库群防洪优化调度模型 ,提出了一种离散微分动态规划与马氏京根洪水演进相结合的大系统分解协调算法 .经计算分析 ,结果满意 .

梯级电站优化调度模型中全局寻优策略

针对梯级电站优化调度问题,结合现代优化方法与传统优化方法的优势,提出了一种遗传算法(Genetic Algorithms,GA)与离散微分动态规划(Discrete Differential Dynamic Programming,DDDP)相结合的全局寻优算法。该算法在实现过程中应用两级协调结构,第1级应用GA全局算法协调器进行计算,得到近似解并构成梯级调度问题的初始解;第2级应用DDDP局部算法微调器,将GA所得解推向全局最优解或全局最优解域。将其用于典型考题Rosenbrock函数以及三峡梯级电站进行仿真计算,结果表明该算法是稳定和有效的。

潘口水库蓄水运行对黄龙滩水电厂中长期发电调度的影响

堵河中下游的潘口水库正常蓄水运行后,将会对下游的黄龙滩水电厂发电调度产生较大影响。在潘口水库调度方式确定的情况下,利用有、无对比法,采用调度图和离散微分动态规划算法,研究了潘口水库正常蓄水运行后在丰、平、枯三个典型年对黄龙滩水电厂中长期发电调度的影响。结果表明,潘口水库的调蓄可明显提高平水年黄龙滩水电厂的发电量,降低其年发电耗水率;对于丰水年和枯水年,潘口水库调度期期初水位高于345m时也可在一定程度上提高其发电效益;在潘口水库调度期期初水位低于345m时,黄龙滩水电厂宜采用优化调度方式,并尽量提高其期初水位至245m以上。

广州市白云区岭南围排水系统优化调度研究

通过建立大系统递阶分解协调模型,并用离散微分动态规划法(DDDP)进行求解,对广州市白云区岭南围区内的泵站闸门进行优化调度,使岭南围排涝系统在整个运行过程中处于最佳状态,充分发挥工程效益,节省运行费用,避免洪涝灾害给人民带来的损失。

三峡梯级水库日优化调度模型及应用

通过仔细分析梯级水库日优化调度的数学模型 ,提出了一种基于二维动态规划和离散微分动态规划相结合的混合求解策略 ,该策略理论上严谨 ,计算时间比较短 ,能满足日常调度的需要。并针对三峡—葛洲坝梯级水电系统进行仿真计算 。

红水河岩滩梯级电站典型年中长期优化调度方法探讨

为了指导岩滩梯级电站多发电量获得经济效益 ,利用确定性优化调度计算模型 ,采用离散微分动态规划法 (DDDP法 )编制微机计算软件 ,按照梯级发电量最大和梯级发电效益最大目标函数 ,选择梯级典型年份来水过程进行中长期优化调度计算 ,总结和提炼出适合岩滩梯级电站的具有可操作性的优化调度方法。

FS-DDDP方法及其在水库群优化调度中的应用

可行搜索—离散微分动态规划(FS-DDDP)方法是在考虑水库运行的综合利用要求的前提下,利用正向搜索和逆向搜索相结合的方式寻找水库优化调度过程的大量可行轨迹,以目标函数较大的几个可行轨迹作为DDDP方法的初始轨迹分别进行再寻优计算的优化算法。该方法可进行单库优化计算,也可进行库群优化计算。黄河上游梯级水库数量较多,综合利用要求复杂。文中以该梯级为例,说明FS-DDDP方法可在满足该梯级水库群的河流生态用水、防凌用水、灌溉用水、发电用水等综合利用要求的前提下,以水库群发电效益最大为目标,求得水库群优化调度的较好解。

安徽省淮北地区主要旱作物优化灌溉制度

本文主要探讨应用离散微分动态规划法(DDDp)建立优化灌溉制度模型,并简单介绍了水分生产函数、作物需水量、有效降雨量、地下水补给量四个辅助计算子模型。本项研究成果为安徽省淮北地区科学合理的调度配置水资源提供了理论依据,对于实现节水型农业的转变具有较大的现实意义。

基于梯级水库常规调度图的优化绘制

水库调度图作为指导水电站安全高效运行的依据,一直是水库调度研究的热点,然而现有研究大多以单库调度图为对象进行优化,或是基于中长期发电优化调度模型绘制梯级水库调度图。单库优化调度图较难满足梯级调度要求,而后者虽然理论成熟、应用广泛,但存在建模、求解复杂,步骤繁琐,误差较大等的缺点。鉴此,本文提出了一种采用模拟与优化相结合的技术绘制梯级水库优化调度图的实用方法。该法通过直接优化梯级水库常规调度图的调度线,从而获得优化调度图。以乌江流域4座调节性能较好的水库构成的梯级水库为研究对象进行实例分析,模拟调度结果表明较大地提高了梯级长期发电效益,验证了该法的可靠性和有效性,从而为梯级水库优化调度图的绘制提供了新思路。

雅砻江和金沙江中下游梯级水库联合优化调度建模及应用Ⅰ——联合优化调度潜力分析

梯级水库群优化调度涉及联合建模、高效求解、规则提取、效益评估等多方面内容。以雅砻江和金沙江中下游梯级水库联合优化调度为主要目标,在水库群联合调度建模的基础上,引入大系统分解协调与离散微分动态规划方法进行优化求解,并设计多种方案进行效益分析。研究表明,联合优化调度相较于各水库单独调度发电量均有所增加,发电总量平均增大2.8%,尤其在来水偏丰年份,水库群联合优化对发电量提升效果显著。其中,金沙江下游梯级增发电量平均占总体增发电量的70%以上,在发电总量较低的年份,金沙江下游梯级增发电量基本等于三流域总体增发电量,展现了金沙江下游梯级库容大、水头高、调蓄能力强的巨大优势。同时,金沙江中游和金沙江下游联合优化发电量大于雅砻江和金沙江下游联合优化发电量,若能通过投资并购、调度补偿等多种形式,探索形成金沙江下游梯级与金沙江中游梯级联合优化调度模式具有重要意义。

湖南电网跨流域水库群联合调度补偿效益研究

针对湖南省湘资沅澧四大流域季调节及其以上电站建立了跨流域水库群长期联合优化模型,采用POA-DPSA-DDDP混合算法进行求解,在此基础上分析了四大流域联合调度发电量的补偿情况。结果表明:与各流域单独优化相比,通过流域间补偿,四大流域年均发电量增加了5.7万MWh,补偿效益可观。研究成果对合理安排四大流域水电站的运行方式、提高水电系统水能综合利用率有一定的指导意义,同时为电力企业在激烈的市场竞争中降低成本提供了实例。