粒子群优化方法在梯级水电站水库优化调度中的应用-研究

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1、河海大学硕士学位论文1．2水库优化调度国内外研究现状过去五十多年中，人们对水库优化调度问题进行了广泛和深入的研究，把优化理论及其方法引入到水库调度研究中。1．2．1国外研究情况国际上50年代初就开始了优化调度理论与方法的研究。最早把优化概念引入到水库调度的是Masse[1946]，Little[1955]和茨维特科夫(uBeTKOB)(1956)，他们都使用随机动态规划方法研究水库优化调度。随着系统理论不断发展，大量的研究成果不断问世，针对不同问题的各种形式的水库优化调度模型也相继出现。尤其是70、80年代研究成果更为丰富。20世纪50年代

2、，美国数学家Bellman创立了动态规划法t4]，用以优化一个多阶段的决策过程问题，由于水库调度也是多阶段决策问题，因而在水库调度的研究中，动态规划是应用最广泛的方法。Youngf珂在Hall等人阉研究的基础上，应用动态规划方法研究了单一水库的最优控制问题(OCP)，用Bellman的动态规划最优原理求得最优控制的解。Young还进一步借助变分方法，求得了这一问题的连续时间最优调度的解析解。随后Roefs和Bodin又将单一水库调度模型扩展到多水库情形【7l。Larson在1968年用增量动态规划法(IDP)研究过四库问题。Heidari等

3、[1971]考虑了四个水库的实际问题，首次提出并应用离散微分动态规划法(DDDP)求解问题。Nopmogcol和Askew[1976]用多重增量动态规划技术(MIDP)研究此问题。Murray和Yakowitz[1979]用约束微分动态规划法求解并把问题扩大到10个水库。Jacobson和MaynetSl黜了无约束的DIFFDP法，Yako晰tz【9】用该法求解了有一40个状态变量的最优控制问题，结果较好。Howson和Sanchotl01根据Bellman最优化原理的思想，提出了逐次优化算法(POA)，用于求解多状态动态规划问题。丹捷格(

4、0⋯BDantzig)【1947]提出了一般线性规划问题的求解方法一单纯形法【ll】之后，线性规划理论日趋成熟，其在水库优化中的应用也逐渐展开。Beeker和Yeh【12】等用线性规划方法研究了水库最优控制问题，以直接寻求水库最优运行策略。Beeker和Yeh将这些成果应用于10个决策变量的调度规划，随后又扩大到22个决策变量。Gagnon等【1974]对非线性规划的算法进行了研究。第一章绪论1．2．2国内研究情况在我国，水库优化调度研究相对起步较晚。早在60年代初吴沧浦曾经提出了年调节水库最优运行的DP模型，谭维炎[1963]提出了以年为

5、周期的马氏规划模型。在1963年，谭维炎、黄守信等根据动态规划与Markov过程理论，建立了一个长期调节水电站水库的优化调度模型，并在狮子滩水电站的优化调度中得到应用【131。直到80年代，优化调度的理论研究和实际应用又取得长足的发展。尤其是应用确定性和随机性优化模型编制水电站及水库(群)调度方案，结合水文预报开展短期预报和实时调度的应用，为国家创造了巨大的经济、社会效益(例如风滩、白山和丰满水库联合优化调度、闽江流域梯级水电站联合优化调度、古田梯级、黄河梯级等)。通过这些电站的研究证明，优化调度可以提高发电效益2％～5％左右。叶秉如在PO

6、A法的基础上提出了把解析求解与滑动递推求解相结合的动态解析法(DA)，在1995年提出了分解筛选法解一般的线性规划问题；施熙灿提出了考虑可靠度的无径流预报条件下的罚因子方法求解模型；董子敖[1989]提出的计入径流在时间、空间相关关系的多目标多层次优化数学模型，以及随后提出的分级多层次优化模型。陈守煜等在80年代提出了水电站水库群模糊优化调度模型并应用模糊数学的方法求解模型。贺北方、涂龙[1995]将径流过程的随机描述与模糊动态规划相结合，建立了水库优化调度的随机模糊动态规划模型(sFDPM)。1983年，鲁子林等应用增量动态规划，并结合短

7、期洪水预报模型，实现了富春江水电站的优化调度，获得了平均每年增发电能2470万kW·h的效益f141。董子敖、闰建生等在研究刘家峡水电站水库优化调度时，提出了国民经济效益最大的目标函数，在寻优技术方面，采用满足保证率要求的改变约束法，以控制破坏程剧嘲。张玉新、冯尚友建立了一个多维决策的多目标动态规划模型，以多目标中的一个目标为基本目标，将其它非基本目标作为状态变量处理，求解方法还是按照一般的动态规划方法。它实际上是单且标的动态规划在多目标问题中的应用【I司。龙子泉、卓四清根据湖北省某水库多年调节水库的水文特征，提出了水电站水库长期优化调度的

8、非线性规划模型——NI，P模型，并采用多变量直接搜索法——复形法(BoxComplexMethold)求解该模型【1刀。河海大学硕士学位论文胡铁松等[1995]研究了一种求解线性