優(yōu)化算法在水庫優(yōu)化調(diào)度中的應(yīng)用

2.9萬字 57頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘要
水利水電工程的修建有利于集中水能，在一定程度上解決水問題和能源問題。但是隨著工程建設(shè)的增多，人們的關(guān)注重點(diǎn)逐漸從工程規(guī)模轉(zhuǎn)移到工程效益的最優(yōu)化上面。水庫優(yōu)化調(diào)度不僅可以給社會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且還為流域帶來一定的生態(tài)效益。隨著水庫優(yōu)化調(diào)度理論的日漸成熟，水庫優(yōu)化調(diào)度的研究開始與實(shí)際運(yùn)行相結(jié)合。本文以萬家寨水庫為例，建立了以發(fā)電量最大為目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度模型。為了獲取更優(yōu)的水庫調(diào)度方案，本文采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃和遺傳算法進(jìn)行求解并對兩種計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析。
本文的研究目的是采用優(yōu)化算法對水庫進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，比較計(jì)算過程和結(jié)果，得到較為合理的水庫優(yōu)化調(diào)度過程并比較兩種算法的適用性和優(yōu)劣。動(dòng)態(tài)規(guī)劃是一種多階段、多決策過程，遺傳算法是基于遺傳機(jī)制的仿生優(yōu)化技術(shù)，兩者應(yīng)用于水庫調(diào)度中各有其優(yōu)缺點(diǎn)。研究萬家寨水庫調(diào)度時(shí)，為了便于結(jié)果的比較，建立了相同的優(yōu)化模型和約束條件。在滿足設(shè)計(jì)調(diào)度準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，分析目標(biāo)函數(shù)及約束條件，建立了多目標(biāo)模型。為了簡化，僅以發(fā)電量最大為目標(biāo)函數(shù)，將其余目標(biāo)轉(zhuǎn)換成約束條件進(jìn)行約束，即建立了單目標(biāo)水庫優(yōu)化調(diào)度模型。選擇動(dòng)態(tài)規(guī)劃和遺傳算法對模型進(jìn)行求解，利用MATLAB實(shí)現(xiàn)算法程序的編寫。通過計(jì)算豐、平、枯三個(gè)典型年的發(fā)電量，得到水庫優(yōu)化調(diào)度過程，從目標(biāo)函數(shù)值、運(yùn)算速度、實(shí)現(xiàn)難易等方面比較分析。主要結(jié)論如下：
a) 動(dòng)態(tài)規(guī)劃和遺傳算法求解的目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)值相差不大，結(jié)果都可以接受，但遺傳算法的結(jié)果更優(yōu)一點(diǎn)；
b) 對于單一水庫而言，動(dòng)態(tài)規(guī)劃的算法實(shí)現(xiàn)相對簡單一點(diǎn)，運(yùn)行速度更快一些，工程上推薦使用；
c) 對于水庫群，動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解效率變低，易陷入維數(shù)災(zāi)，推薦使用遺傳算法更易搜索到最優(yōu)解或近似最優(yōu)解。
d) 當(dāng)出力滿足不了保證出力時(shí)，采用一定的保證率降低出力的要求，此時(shí)，遺傳算法有更高的保證率。


關(guān)鍵詞：水庫優(yōu)化調(diào)度；動(dòng)態(tài)規(guī)劃；遺傳算法；萬家寨水庫