梯級水電站和水火電站群優(yōu)化調(diào)度的PSO算法.pdf

1、梯級水電站和含梯級水電站的水火電力系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度一直是學(xué)術(shù)和工程界研究的前沿和熱點(diǎn)。近年來,我國加快了水電能源開發(fā)的進(jìn)程,隨著大規(guī)模梯級電站的不斷開發(fā)和陸續(xù)投產(chǎn),對梯級水電站進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度是未來流域梯級水電站運(yùn)行的既定方式。梯級水電站的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度需綜合考慮水電站間串聯(lián)約束、水庫各用水部門間的錯綜復(fù)雜關(guān)系和水文徑流與系統(tǒng)負(fù)荷的不確定性;含梯級水電站的水火電力系統(tǒng)的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度還需考慮水火電間電量分配關(guān)系。因此,它們的優(yōu)化調(diào)度隸屬于高維

2、、強(qiáng)約束的非線性優(yōu)化問題范疇,問題的求解成為制約聯(lián)合調(diào)度的一個障礙。梯級水電的迅猛發(fā)展和聯(lián)合調(diào)度所面臨的障礙急迫需要尋找新的優(yōu)化算法。本文結(jié)合系統(tǒng)工程、最優(yōu)化理論、計(jì)算機(jī)科學(xué)和智能計(jì)算技術(shù)等理論和方法,對流域梯級水電站和水火電力系統(tǒng)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的求解展開研究,取得了一些具有一定理論意義和實(shí)際應(yīng)用效果的研究成果。主要創(chuàng)新性成果如下:
　　(1)從流域公司的視角,構(gòu)建了一個梯級總發(fā)電效益最大的優(yōu)化調(diào)度模型。在動態(tài)自適應(yīng)慣性權(quán)重 PSO

3、算法基礎(chǔ)上引入最優(yōu)向?qū)Ъ腿鎸W(xué)習(xí)思想,為調(diào)度問題的求解構(gòu)建多向?qū)ЯＷ尤核惴?。以我國西南某流域梯級電站為?對算法的應(yīng)用效果進(jìn)行驗(yàn)證。與現(xiàn)有方法的比較表明該算法在進(jìn)化后期探索能力強(qiáng),能夠找到更優(yōu)的結(jié)果。進(jìn)一步,將研究成果應(yīng)用于瀾滄江流域梯級水電站不同上網(wǎng)電價政策的比較。
　　(2)針對水火電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度問題,建立考慮電量平衡、水量平衡、梯級水電站串聯(lián)約束和水火電力系統(tǒng)自身特性的復(fù)雜調(diào)度模型。在慣性權(quán)重線性遞減PSO算法中引入變異

4、和遷徙操作構(gòu)建改進(jìn)粒子群算法用于水火聯(lián)調(diào)問題的求解。仿真結(jié)果表明,改進(jìn)粒子群算法能獲得較好的結(jié)果。
　　(3)針對當(dāng)前眾多PSO算法在求解復(fù)雜約束優(yōu)化問題時需采用較大規(guī)模的種群,從而面臨耗時長、收斂慢的弊端,在系統(tǒng)總結(jié)、吸收多向?qū)ЯＷ尤核惴ê透倪M(jìn)粒子群算法特點(diǎn)和優(yōu)勢的基礎(chǔ)上提出一個基于小種群的粒子群算法。該算法引入變異、遷徙和DE加速操作以增強(qiáng)小種群的多樣性并提高收斂速度。為盡量避免罰函數(shù)法的使用,算法還對候選個體進(jìn)行修復(fù)。采用經(jīng)

5、典水火電力系統(tǒng)案例對算法的求解效果進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明,小種群粒子群算法只需3-5個粒子即可求解復(fù)雜水火聯(lián)調(diào)問題,并且無論在收斂速度、優(yōu)化結(jié)果還是計(jì)算耗時上,它都比現(xiàn)有算法更具競爭力。
　　(4)針對含梯級水電站的水火電力系統(tǒng)機(jī)組組合問題,建立了考慮煤耗成本與啟動費(fèi)用之和最小的水火電力系統(tǒng)機(jī)組組合優(yōu)化模型。結(jié)合二進(jìn)制粒子群算法,對小種群粒子群算法進(jìn)行完善和擴(kuò)展,構(gòu)建基于小種群的混合粒子群算法求解機(jī)組組合問題。在電力系統(tǒng)機(jī)組組合問題上

6、獲得驗(yàn)證后,將算法應(yīng)用于水火電力系統(tǒng)的機(jī)組組合優(yōu)化的求解。
　　(5)針對水火電力系統(tǒng)多目標(biāo)調(diào)度,構(gòu)建考慮煤耗成本、污染物排放、電量損耗、梯級總蓄能、調(diào)峰效益和生態(tài)影響的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型。以最常見的水火電力系統(tǒng)環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度問題為例,從兩方面對優(yōu)化問題求解展開研究:其一,將環(huán)境經(jīng)濟(jì)兩目標(biāo)調(diào)度問題轉(zhuǎn)為單目標(biāo)的環(huán)境經(jīng)濟(jì)組合調(diào)度問題,并采用小種群粒子群算法求解;其二,結(jié)合Pareto占優(yōu)理論,構(gòu)建基于小種群的多目標(biāo)粒子群算法,對環(huán)境、經(jīng)