梯级水库短期优化调度模型的精细化与GPU并行实现

<正>目前制约梯级水库短期优化调度在实际工程中应用的主要瓶颈有:所构建的优化模型存在不合理的简化策略,所选择的求解算法无法保证解的质量以及模型的计算时间远超规定时长。为解决上述问题,本文首先构建精细至水电站各机组工作特性的优化调度模型,接着通过二重嵌套动态规划(DP)计算给定模拟精度下的高质量解,并     

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，结果表明该方法是有效的。     

梯级电站水库优化调度研究

针对梯级电站水库优化调度问题，建立以发电收益现值最大为目标的数学模型，进行优化计算，求解梯级电站水库优化调度方案。结果分析表明，所提模型与计算方法是可行和实用的。     

三峡梯级水库调度仿真及实现——给定葛洲坝水库出库流量优化模型

针对三峡梯级电站短期日优化调度问题,按实际需要研究开发了三峡梯级水库优化调度系统;采用动态规划(DP)算法针对给定葛洲坝出库流量寻求发电效益最大的模型编制程序进行求解,并且在此系统中对其进行仿真实现,取得了较为满意的效果.     

五强溪水库短期优化调度模型及应用

针对五强溪水库控制流域短期天气预报,进行短期入库流量预报,模拟不同来水情况,通过短期优化调度,控制发电方式,减少弃水损失。主要介绍了模型的设计和运用效果。     

考虑后效性影响的梯级水库短期优化调度耦合模型研究

针对同一梯级中"以电定水"与"以水定电"运行模式并存的状况,本文从梯级总能量的角度出发,结合蓄能最大与发电量最大准则,构建了梯级水库短期优化调度耦合模型;为提高模型计算精度,考虑了水流滞时、尾水位变化后效性等影响因素,采用BP神经网络对下库入库流量、上库尾水位进行了精确计算,并提出了伴随POA算法对有后效性的梯级水库短期优化调度耦合模型进行求解。潘口、小漩梯级水库实例计算表明:所建的耦合模型能够很好地契合实际生产需求,有效提高梯级水电站的发电效益;与现有算法相比,伴随POA算法在计算时间、计算精度等方面具有一定的优势,能够满足生产实践的要求。     

基于分段负荷构建策略的梯级水电短期优化调度方法

随着中国经济的快速发展,电力需求不断增加,作为中国第一大清洁能源,水电得到大规模集中投产,形成了复杂的大规模水电系统。然而,梯级电站数目增加、众多水力电力约束和时效性的调度需求使得短期水电优化调度面对严重的“维数灾”挑战。因此,提出一种基于分段负荷构建策略的梯级水电短期优化调度方法。首先,从梯级水电站调节性能,所处位置及承担任务等角度,制定出调节电站的选取规则;然后,给出将复杂的原始负荷划分为2个子负荷过程的方法,得到时间降尺度的分段负荷过程和频繁波动的剩余负荷过程;最后,给出调整方法,结合粒子群算法在不同阶段进行遍历寻优,找到目标最优时的负荷划分过程。以中国西南某流域7座梯级水电站为研究对象采用成熟的粒子群算法进行汛枯期典型日的模拟计算,结果表明所提的分段负荷构建策略能够有效降低求解复杂度,合适的分段数目能够在保证解质量的情况下提高求解效率。同时,该方法极大程度地减小了辅助电站的出力波动,这对降低调度难度、减少机组损耗有很大的帮助。因此,所提方法能够给大规模梯级水电短期调度求解困难的解决提供借鉴,具备很好的实用价值。     

三峡梯级电站短期优化调度的模糊多目标动态规划

针对三峡梯级电站的短期优化调度是一个具有复杂约束条件的大型、动态、有时滞、模糊非线性的优化问题，本文建立了模糊优化调度模型，并对其进行了求解。由于常规模糊动态规划的方法在库容变化大的时候会出现维数灾，因此本文利用模糊多目标动态规划法，并结合逐次逼近方法，来求解梯级短期优化调度问题。实例仿真结果表明，它不仅可以根据不同的参数选择生成非劣解集，还可以推荐满意解，为决策支持提供依据。     

模糊动态规划在三峡梯级电站短期优化调度中的应用

在水库的短期优化调度中存在着一些模糊约束条件，如何处理这些约束对于问题的求解至关重要．模糊优化为解决这类问题提供了一条有效的途径，它以模糊集合论为基础，并与常规调度技术、优化调度技术融为一体，互相取长补短，克服了传统方法处理模糊信息及模糊现象所遇到的困难，寻求满意的调度方式、调度方案和调度图，以指导水库运行．本文针对三峡梯级电站的短期优化调度建立了模糊优化模型，通过实例仿真表明，其优化结果是令人满意的，从而说明了该方法的有效性。     

梯级水光联合发电系统短期优化调度模型

为解决光伏电站出力可调度性弱的问题,充分挖掘已有梯级水电的调蓄能力,构建了梯级水光联合发电系统短期优化调度模型,实现梯级水光调度计划联合制定。该模型以梯级水电耗水量最小为目标,综合考虑光伏预测出力、水库运行和电网调度等约束,通过适当的模型简化和线性化方法,将原非线性模型转换为标准的混合整数线性规划模型。以四川省阿坝州小金县梯级水光联合发电系统为研究对象的计算实例表明,可以利用梯级水电调节能力平抑光伏出力波动和弥补光伏出力预测偏差,提高联合发电系统调度计划的可执行性。     

基于DPSA 的梯级水库群优化调度

动态规划法是一种求解多阶段决策优化问题的常用方法,在水库优化调度计算中应用广泛。该方法最大的缺陷就是用于水库群优化调度时易出现"维数灾"问题。逐次逼近动态规划法(DPSA)可以有效克服这一问题,它采用逐次迭代逼近的思想,将一个多维问题分解为多个一维问题求解。本文以水库运行模拟模型为基础,建立了基于DPSA的梯级水库群中长期优化调度模型,以汉江上游梯级水库群为研究对象,选取发电量最大为目标,对各水库库容进行离散,从而求解水库优化运行过程,其结果对于水库优化调度运行具有指导意义。     

基于降雨预报信息的梯级水电站不确定优化调度研究I：聚合分解降维

基于降雨预报信息的水库群预报优化调度有利于提高水库群水电站发电效益。本文首先采用聚合分解思想将梯级水库群来水量和库容聚合等效为单库,从而简化水库群径流过程的描述和降低高维计算空间,使随机动态规划模型（SDP）在梯级水库群的应用中可以考虑更多的信息来提高模型效率;然后在径流预报中考虑美国全球预报系统（GFS）发布的未来10d降雨预报信息,来提高中期径流预报精度;最后在考虑径流预报不确定性的基础上建立了聚合分解贝叶斯随机动态规划模型（AD-BSDP）。同时与传统调度图、聚合来水量的随机动态规划模型（AF-SDP）和聚合来水量、库容的聚合分解随机动态规划模型（AD-SDP）进行对比分析,其结果表明,考虑预报信息不确定性的AD-BSDP模型比其他模型具有更高的效率和稳定性。     

梯级水电站群中长期优化调度的离散梯度逐步优化算法

充分利用现有水电资源,进行库群中长期优化调度是构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的重要措施。逐步优化算法(POA)将多阶段问题转化为多个两阶段子优化问题,是求解中长期库群优化调度较为广泛且有效的一种方法。但随着水库数目的增加,POA仍会面临严重的"维数灾"问题。本文以梯度下降法为基础,提出离散梯度的概念及离散梯度逐步优化算法(DGPOA),该方法在不直接求导的情况下充分利用局部离散梯度信息确定最优搜索方向,可以快速获得优化结果。最后将该算法应用到澜沧江流域五水库梯级系统中,在不同离散精度和来水条件下,利用POA、POA-DPSA和DGPOA算法对梯级水库进行优化计算。结果表明,在不显著降低全局搜索能力的情况下,DGPOA的计算速度分别达到了POA-DPSA算法的8~12倍,POA算法的50~250倍,是一种解决梯级水库站群中长期优化调度中"维数灾"问题的有效方法。     

水电站短期优化调度类库的设计

采用面向对象的程序设计方法,基于作者和前人在水电站短期优化调度科研领域的理论成果,以大量的工程实例为背景,抽象出水电站短期优化调度系统的基本特征,设计出了可高度反映水电站短期优化调度系统特征的类层次结构,并借助于C＋＋程序设计语言开发出了一套可重用的基础类库。实践证明,利用该类库进行软件开发可大大提高水电站优化调度程序的可移植性、可扩充性、易维护性,有效地提高了水利软件开发的效率和质量。     

大规模水电系统优化调度降维方法研究I:理论分析

中国水电系统规模持续扩张,使得已有方法在求解大规模水电调度问题时,存在严重维数灾及早熟收敛等不同程度局限,亟需分析已有方法以便发现其瓶颈所在,为探寻能均衡求解效率与计算精度的实用化方法提供有益参考。为此,首先深入研究了线性规划、二次规划和动态规划等多种方法的计算复杂度,然后定量对比分析了各方法在不同情景下的适用性,最后提出“四维一体可拓降维”总体思想,并给出具体的降维方法与策略,建议从空间维、时间维、状态维和组合维等4个方面开展综合研究,以切实服务于大规模水电系统优化调度的高效优质求解。     

面向梯级水库多目标优化调度的进化算法研究

实际工程中以梯级水库多目标优化调度为代表的大规模高维多目标优化问题,其优化难度是一般方法所难以应对的。为此本文提出一种新型的多目标粒子群算法LMPSO,其包含了基于超体积指标Ihk的适应值分配方法与基于问题变换的搜索空间降维策略,以有效处理问题的高维目标向量与大规模决策变量。将该算法应用于溪洛渡-向家坝梯级水库的中长期多目标优化调度中,并与4种知名算法的计算结果进行对比分析,验证LMPSO在求解该类问题上的卓越性能。由此为多目标优化调度高质量非劣解集的获取提供一种可靠的方法,并为下一步的多目标调度决策提供有力的数据支持。     

基于蚂蚁算法的水电站短期优化运行研究

利用蚂蚁算法的转移搜索和邻域搜索机制,构造了水电站短期优化运行蚂蚁算法模型.实例证明,蚂蚁算法能够解决具有复杂约束的水电站短期优化运行问题,算法编程简单,易于实现.为水电站短期优化运行提出了一种新的、有效的方法.     

电力系统电站群短期运行优化

电力系统电站群短期运行优化的线性规划模型优化的电站包括：水电、火电和抽水蓄能等各种类型的电站。优化的内容包括：水、火电站负荷分配和备用容量分配，短期调节电站的周调节，抽水蓄能电站的发电和抽水运行方式及电网间的功率交换。其目标函数为全系统总运行费最小，用线性规划迭代求解。应用实例表明，模型迭代求解收敛很快，结果令人满意。