综合利用水库优化调度模型研究

针对综合利用水库的特点,从充分利用水库资源的角度出发,建立了以弃水量最小为目标的优化调度模型,并对此模型采用了变步长增量动态规划方法求解。在求解寻优过程中,利用了前期研究成果的优化调度线做为初始壮态序列,并逐次迭代,直到逼近最优决策序列和最优状态序列。通过实例计算表明,所建立的这种模型是合理的。这一模型在寻求 水库弃水量最小的同时,也增加了灌溉、发电、供水方面的效益,为综合利用水库的优化运行提供了依据。     

丹江口水库提前蓄水方案

丹江口水库大坝加高后若仍按初设方案进行蓄水,水库蓄满率将明显降低,不利于水库综合利用效益的充分发挥.在不降低水库自身安全和下游防洪标准的前提下,开展丹江口水库提前蓄水的可行性分析研究,建立了以年均蓄水率最大为目标函数的提前蓄水调度模型,采用优化方法得到最佳解,在此基础上提出了分阶段提前蓄水方案.结果表明:丹江口水库最佳的起蓄时间为9月15日,9月份蓄水水位上限值为166m;与原设计方案相比,分阶段优化蓄水方案的年均蓄水率从77.51%增加到81.99%,年均弃水量减少7.47亿m3.该方案可操作性强,综合利用效益显著,可供丹江口水库调度决策参考.     

粒子群优化算法在水库调度中的应用分析

寻求水库最优调度轨迹过程线是水库优化调度中的经典、难点问题.本文在分析以往水库优化调度模型优缺点的基础上,提出了基于粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,简称PSO)的水库优化调度模型,并通过引入罚函数解决强约束问题.以某综合利用水库优化调度为实例进行研究,并与动态规划模型计算结果进行对比分析.结果表明:粒子群优化算法原理简单,易于编程实现,而且占用计算机内存小,计算速度快,适用于年内水库优化调度规则的确定.     

毛家村水库长期优化调度研究

针对毛家村水库及电站的实际情况，根据动态规划的最优性原理，建立了以水电站年平均发电量最大为目标函数，以各时段水库的发电用水为决策变量的水库长期优化调度模型；并对径流资料进行分析，建立了随机模型；对样本径流资料和模拟序列分别进行了长期优化调度计算，得到水库的最优调度过程．     

万安水库调度的蓄水风险和发电风险计算

首先建立万安水库长期发电优化调度模型并求解,通过对优化结果统计分析,获得水库各旬(或月)最优调度函数(规则),作为指导该时段水库调度的依据.在此基础上,分别考虑面临时段无预报时入库径流服从P-III总体分布和有预报时预报误差服从正态分布两种情况。通过随机模拟计算,获得了时段末水库蓄水目标和发电目标不能实现的概率.实例研究表明:优化模型与随机模拟相结合,为水库发电调度的风险分析提出了一种新途径.     

黄河三门峡和小浪底水库等级优化调度模型研究

充分考虑用户需水的优先级别,采用多目标求解的分层序列法建立水库调度模型;考虑了作物生长关键期缺水量最小以及调节期缺水量尽可能均匀;采和动态规划方法,能够考虑水库调度运用中的非线性因素,同时将全局快速寻优和局部增量动态规划相结合,提高了优化效率。     

考虑入库洪水随机过程的梯级水库防洪优化调度

针对梯级水库防洪优化调度求解过程中存在的入库洪水过程的随机性,以及优化调度模型求解的复杂性这两方面的问题,建立了基于Copula函数的梯级各地区洪水的联合分布函数,通过随机模拟方法得到梯级水库的入库洪水过程;建立了梯级水库防洪优化调度模型,并提出了基于并行搜索思想的PDP算法进行求解。清江梯级水库实例研究结果表明,基于Copula函数的随机模拟方法,能充分考虑洪水地区组成方式的多样性和随机性,从而能模拟对梯级防洪调度最不利的情况;PDP算法比文中其他算法更容易收敛到全局最优解;较常规调度,梯级水库防洪优化调度可进一步降低下游地区的防洪风险。     

基于风险分析的水库群供水调度规则

水库调度规则是指导水库调度运行的重要工具.建立了适用于多调出水库单一调入水库供水系统的调度规则提取模型,模型以系统风险最小化为目标,在水库群模拟调度及系统性能评价的基础上,结合智能优化方法,同时优化系统调度规则与调水规模,避免了多调出水库调出水量分配的问题.从风险控制角度,引入并优化不同用水户的限制供水规则,提升了不同时段间供水公平性.模型应用于应城市水库群供水系统,结果表明联合调水后供水系统中生活、工业、农业缺水风险分别增加了0.62、0.45和0.22,易损性指标则分别降低了0.50、0.55、0.34,占原易损性的81%、73%和40%,表明模型具有较好的合理性和有效性.     

计及生态流量要求的综合利用水库长期优化调度

以黔西北夹岩水利枢纽为研究对象,建立以供水、发电和生态为目标的水库长期调度优化模型,针对该模型多目标且决策维数大于状态维数的特点,提出了耦合权重法和水量分配规则的综合利用水库动态规划求解方法,获得了供水、发电和生态3个目标的非劣解集,并对3个目标之间的竞争关系进行了剖析,在此基础上推荐了供水、发电和生态目标均衡的水库调度方案。结果表明：均衡方案水库多年平均消落水位变化大,说明水库调节作用对3个目标有较为均衡的影响,而以供水综合保证率和生态率属度最大为目标时,水库平均消落水位变化小,说明从供水和满足生态流量角度来看,水库调节作用相对较小。     

突发饮用水污染下的水阀和消防栓的调度研究

研究在突发饮用水污染情况下,如何对消防栓和水阀最优调度,从而使得对用户造成的危害程度最小、同时调度成本最小,但是,这两个目标是互相矛盾的,调度成本的减小必然导致污染水体对用户危害程度增加.因此,首先建立了两目标优化模型,其中,第一个优化目标为污染事件发生后,用户饮用的污染物质量最小;第二个优化目标为对消防栓和水阀调度的成本最小;然后以美国某小镇真实饮用水管网为研究对象,利用NSGA-Ⅱ算法求解最优的水阀和消防栓调度方案,同时分析了不同参数对调度结果的影响,仿真结果验证了本文所建立的多目标优化模型和调度算法的有效性.     

冷凝器换热模型与仿真

提出了水—水热泵机组冷凝器的稳态仿真模型 ;根据制冷剂的三种可能的存在状态将冷凝器的换热分为三个串联换热器的换热。针对一新型复合套管冷凝器编制了稳态传热仿真程序 ,利用该仿真程序分析讨论了冷却水入口温度和流量对冷凝器传热性能的影响。该仿真程序可模拟计算出冷凝器内温度分布和换热量 ,也可根据给定的设计工况确定换热面积 ,可用作整个热泵传热模拟和设计软件的一个组成部分     

绕线式异步电动机调压节能运行研究

根据异步电动机带周期性负载运行的特点,确定了绕线式异步电动机处于空载、轻载运行状态下的最优电压,且维持负载率不变时,其在最优电压下的功率因数大于其在额定电压下的。针对绕线式异步电动机的特性,研究了其转子侧串电阻启动及串电阻调速下调压节能的运行状态,得知当转子回路中串入2电阻时,可加速电机启动,且在最优电压一定时,串电阻前后的电磁转矩恒定。通过搭建绕线式异步电动机降压串电阻调速模型,得出了最优电压下绕线式异步电动机转子短接与转子串电阻时的能耗变化关系,即电机的负载率为0%~50%时,适当降低电源电压,有一定的节能空间。从而验证了最优电压下异步电动机转子串电阻调压轻载下的节能运行是可行的。     

空气源热泵冷热水机组供热最佳能量平衡点的研究

在总结前人研究空气源热泵能量平衡点的基础上,提出了最佳能量平衡点的概念,建立了空气源热泵最佳能量平衡点的数学模型并对其进行了敏感性分析,统计分析了我国适用空气源热泵各地区的气候特点和我国现行空气源热泵冷热水机组的整机特性,求解出了我国适用空气源热泵各地区最佳能量平衡点温度。     

基于Markov链的最优化模型在长江水质预测中的应用

马尔科夫预测方法在预测领域有着广泛的应用.该方法应用的一个重要问题就是如何估计一步状态转移概率矩阵.在历史资料没有给出系统处于n个状态次数的情况下,给出一步状态转移概率矩阵估计的最优化方法.最后讨论了基于Markov链的最优化预测模型在长江水质预测中的应用,表明该模型有效、可行.     

改进的多指标水质动态评价模型及应用

水质评价多以静态评价为主,马尔可夫评价模型为动态评价模型,但无法对多指标水质进行评价.对马尔可夫模型进行改进,将多指标评价中的权重引入到马尔可夫模型中,将小权重的指标状态空间进行压缩,进而建立转移矩阵,求绝对进步度和相对进步度,从而将水质动态变化情况用明确的数值进行量化,得到多指标熵权马尔可夫水质动态评价模型.将此模型应用于济南市大明湖水质动态评价中,得到了比较符合实际的结果.     

枣庄城市复杂多水源供水优化配置模型

探讨了北方地区缺水城市枣庄 ,在水库、地下水源地、处理回用水、外地区调水等复杂水资源系统下的优化供水模型 .针对多水源、多用户的特点 ,从社会、经济、生态综合效益考虑 ,建立水资源优化配置模型 ,寻求资源开发最佳组合 ,以充分利用水资源 ,获取资源的最大利用效益 .     

差分进化最小二乘支持向量机法预测日用水量

为解决最小二乘支持向量机的参数确定问题,提出采用自适应差分进化最小二乘支持向量机法预测日用水量.引入改进粗糙集算法分析日用水量主要影响因素,利用自相关系数法确定序列的相关性,并将自适应差分进化算法(SADE)用于优化最小二乘支持向量机(LSSVM)的参数,建立了基于SADELSSVM的预测模型.结果表明,与传统差分进化算法(DE)和自适应遗传算法(SAGA)相比,SADE具有更快的最优个体搜索速度和群体进化速度,与基于SAGALSSVM和基于DELSSVM的模型相比,本文提出模型的预测能力更强.     

内压卧式储罐最佳长径比研究

按优化设计方法，以GB150－1998《钢制压力容器》等规范为约束条件，建立了相应的卧式储罐优化设计的数学模型，在满足对储罐容积要求前提下，以壳体质量最小为目标函数，联合使用罚函数法和鲍威尔法进行寻优，并用C语言编制了优化程序，得出了优化结果。     

载人潜水器虚拟潜航员作业姿态仿真优化

为减少潜航员在深海复杂环境下的误操作,提高人因可靠性,优化载人潜水器舱室空间是一项非常重要的方法。狭小密闭空间的布局方法是通过建立仿真模拟器来进行系列优化研究与评估。以蛟龙号为例,构建基于多目标博弈下的潜航员作业姿态仿真模型,在虚拟的舱室环境中,多个目标、任务及潜航员的关节姿态、舒适性、平衡性等因素之间进行博弈。根据MAS(multi-agent system)合作式博弈框架模型,一个行为模式层级动作就意味着完成多次微分博弈,博弈算法采用梯度下降的方法,搜索步长以前一次的子行为为基准,能快速得到虚拟潜航员的最佳工作状态。潜航员多元目标冲突问题在协商的基础上,经多次行为模式的微分博弈达到最佳均衡,其结果累加最终可获得满足多种利益的最佳均衡状态Pareto最优解集。仿真结果表明,潜航员在高强度、长时间作业环境下能修正自身行为,表现出良好的适用性,验证了技术的可行性和有效性。仿真得到的系列动态数据为优化潜水器舱室布局,提高人因可靠性提供了一种思路和途径。     

捕鱼问题的非线性控制模型

对渔业的可持续开发问题采用状态方程进行了分析和讨论,建立了最优捕鱼策略的非线性最优控制模型,应用“模拟退火”算法,借助计算机给出该模型的最优解。