梯级水电站调度图优化的混合模拟退火遗传算法.pdf

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1、第41卷第3期人民长江Vo1．41．No．320l0年2月YangtzeRiverFeb．，2010文章编号：1001—4179(2010)03—0034—04梯级水电站调度图优化的混合模拟退火遗传算法邹琳，王丽萍，黄海涛，杨子俊，喻杉(1．华北电力大学水资源与水利水电工程研究所，北京】02206；2．中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院，云南昆明650051)摘要：为提高水库群联合调度时的水资源利用率，重新审核水库群系统中原有单库调度图的有效性，本文提出了一种解决库群联合调度多目标、多变量的智能优化新方法一混

2、合模拟退火遗传算法。该方法将遗传算法的全局搜索能力和模拟退火算法的局部搜索能力相结合，提高了计算效率和精度，避免了手工修正调度图的随意性。在以实际生产项目为依托的应用与检验中，在满足各类边界条件及保证率要求的前提下，该方法对梯级水电站水库调度图的优化可行、有效，为优化梯级水库调度图提供了一种新的有效算法。关键词：水库调度图；水电站经济运行；调度优化；混合模拟退火遗传算法中图法分类号：TV697．12文献标志码：A水电站水库调度图是指导水库安全运行的重要工l水库联合调度图优化模型具之一。现行的水电站水库调度图大

3、多采用常规方法进行绘制，选取几个典型水文年，逆时序进行水能计以多年平均发电量最大为目标，采用等出力计算算，得到一组水库蓄水指示线，然后取上下包线得到基模型，在水库具有年／季调节能力的情况下，以月为单本调度线。再分别以上、下基本调度线为出发点，加大位划分时段，同时假设水库仅具有发电及防洪任务，并或降低一定倍比的出力，得到加大或降低出力线。该要求模型满足各种严格的边界约束条件。优化调度图方法虽然简便易行，但存在典型年选取主观性强，手动的模型如下。修正较随意，精度不高等缺点。编制出来的调度图往目标函数：往达不到可靠

4、性指标和效益(发电量)指标的优化组E：max∑‘∑KQ’’．’△(1)合，存在一定的局限性。另外，调度图的研究多局限于单库调度上，由于梯级水电站调度图编制涉及上、下游式中，E为总发电量；m为梯级水库总数；／7,为划分的时水库之间的互相影响，需要满足的约束条件增多，计算段总数；K为水电站综合出力系数；q为第i个水库t变量加倍，使对梯级水电站的水库调度图研究多停留时段水电站发电流量；H为第i个水库t时段的发电在调度函数的表达上。水头；△T为计算时段时长。约束条件：(1)水量平衡约束。本文通过建立混合模拟退火遗传算

5、法(SAGA)新算法，既可以解决遗传算法的早熟现象，又可以加快模f．⋯一．：(Q一qi,t)△一(2)【Q+1=q+△+J拟退火的寻优速度，针对常规方法绘制的水库调度图．存在的不足，在满足水电站群设计保证率和库群联合式中，+。、为i水库t+1及t时段的水库库容；qi．1利用的要求下，对各调度线进行优化修正，使梯级电站为i水库t时段的入库流量；q为i水库t时段的下泄整体发电量尽可能大，提高梯级水电站群的运行效益。流量(包括发电引用流量以及弃水量)；W为i水库t收稿日期：2009—09—03基金项目：国家自然科学

6、基金资助项目(50609007)作者简介：邵琳，女，硕士研究生，主要从事水(火)电调度自动化方面的研究。第3期邵琳，等：梯级水电站调度图优化的混合模拟退火遗传算法35时段损失水量(包括蒸发损失、渗透损失等)；A+。为实数编码，以双精度浮点数表示。i与i+1水库之间的区间入流。(1)编码。一条染色体代表一条调度线，染色体(2)下泄流量约束。()上的各基因(z)表示水位，每条染色体含12个q⋯，≤q≤q⋯(3)基因，即i水库m调度线一水文年内12个月的水位变式中，q为i水库t时刻下泄流量；q⋯q分别i水化序列(Z

7、¨m、z、z一、z)，这12个基因是在库允许的最小和最大下泄流量。解空间内随机生成的。整个遗传空间为问题空间，染色(3)水位约束。体空间为解空间。水位值同时也为模拟退火的操作对≤z≤z象。⋯⋯一(4)【Z≥Z⋯(2)适应度函数表达。梯级水电站调度不仅要达⋯．⋯式中，z为i水库t时段的水位；Z⋯Z⋯分别为i到效益目标，同时也需要满足可靠性要求，因此，采用水库最低和最高控制水位。惩罚函数求解染色体适应度。以判别其是否满足(4)出力约束。设计出力保证率为依据，满足则不惩罚，不满足则惩N⋯≤N≤Z，预(5)罚。其表达

8、式可以表示为：，nn式中，，v为i水库t时段的出力；N⋯⋯Z1．预分别为对aimfv=>’，>．Ⅳ一M(P—P)应时段的最低限制出力和预想出力。式中，aimfv为i水库生成调度线后，指导梯级水库(5)调度线约束。z低≤z≤z≤z大(6)运行的总适应度；m为梯级电站总数；n为运行总年数；N为i水库年的总出力；p为初始调度图达到的式中，z、z、z、z分别为i水库t时段调度图中保证率；p为模拟运行达到的出