水庫(kù)水沙優(yōu)化調(diào)度研究.pdf

《水庫(kù)水沙優(yōu)化調(diào)度研究.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、第32卷第2期人民黃河Vo1．32．No．22010年2月YELL0WRIVERFeb．，2010【水文·泥沙】水庫(kù)水沙優(yōu)化調(diào)度研究向波，藍(lán)霄峰，羅慶松。(1．中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)北京勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，北京100024；2．珠江水利科學(xué)研究院，廣東廣州510611；3．中國(guó)衛(wèi)星通信集團(tuán)人力資源部，北京100083)摘要：利用多目標(biāo)規(guī)劃的思想方法，結(jié)合免疫粒子群優(yōu)化算法建立了水庫(kù)水沙聯(lián)調(diào)的多目標(biāo)規(guī)劃模型。結(jié)果表明：該模型克服了動(dòng)態(tài)多目標(biāo)規(guī)劃的“維數(shù)災(zāi)”問(wèn)題，可以較好地模擬和優(yōu)化水庫(kù)運(yùn)行狀態(tài)。關(guān)鍵詞：水沙優(yōu)化調(diào)

2、度；IPSO算法；多目標(biāo)決策中圖分類號(hào)：TV212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2010．02．021研究水庫(kù)排沙、減淤與防洪興利的協(xié)調(diào)關(guān)系，將水庫(kù)泥沙把式(2)轉(zhuǎn)化為約束條件。淤積問(wèn)題同水庫(kù)防洪、興利結(jié)合起來(lái)考慮，對(duì)水庫(kù)整體綜合效1．2約束條件益最大化是至關(guān)重要的。(1)流量約束。為了保證下游河道的安全，水庫(kù)下泄流量IPSO算法是受生物免疫系統(tǒng)的啟發(fā)，在PSO算法基礎(chǔ)不能大于下游允許的安全泄量或其他特殊的要求，即上提出的一種新的進(jìn)化算法。該算法不但保持了PS

3、O算法q≤q女簡(jiǎn)單、易行的特點(diǎn)，而且還克服了尋優(yōu)過(guò)程中的“早熟”現(xiàn)象，改(2)水位約束。在水庫(kù)降低水位運(yùn)行期，任何時(shí)刻其水位善了算法跳出局部極值點(diǎn)的能力，具有更強(qiáng)的全局搜索能力和不得低于設(shè)計(jì)死水位，即更高的收斂速度。筆者采用多目標(biāo)規(guī)劃的思路，建立了水庫(kù)水H死≤Ht沙聯(lián)調(diào)的多目標(biāo)規(guī)劃模型。(3)保證出力約束。當(dāng)電量目標(biāo)函數(shù)轉(zhuǎn)化為約束時(shí)，即為電站在t時(shí)段出力應(yīng)不小于系統(tǒng)要求的保證出力，即1水沙聯(lián)調(diào)的多目標(biāo)數(shù)學(xué)模型NE≤NI(4)非負(fù)約束。以上各約束條件中的變量均應(yīng)滿足非負(fù)水庫(kù)水沙聯(lián)調(diào)的多目標(biāo)規(guī)劃，就是在滿

4、足防洪限制水位的要求。要求下，尋求水庫(kù)發(fā)電與排沙的協(xié)調(diào)關(guān)系。就水庫(kù)泥沙而言，有以下兩個(gè)目標(biāo)：①庫(kù)區(qū)泥沙淤積總量最??；②泥沙淤積形1．3IPSO優(yōu)化調(diào)度模型的建立態(tài)及部位最優(yōu)。與此目標(biāo)等價(jià)的提法是興利庫(kù)容和防洪庫(kù)容IPSO算法分為3個(gè)部分：①標(biāo)準(zhǔn)的PSO算法；②免疫記憶(可稱為有效庫(kù)容)最大、水庫(kù)發(fā)電量最大。和免疫調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)；③接種疫苗和免疫選擇。為了實(shí)現(xiàn)式(1)描述的數(shù)學(xué)問(wèn)題，可將搜索空間設(shè)為維，1．1目標(biāo)函數(shù)用Ⅳ個(gè)粒子對(duì)其進(jìn)行搜索。每個(gè)粒子的位置就是一個(gè)r維向根據(jù)上述目標(biāo)，可把研究的問(wèn)題描述如下：排

5、沙減淤時(shí)量，每一維向量表示一個(gè)模型的權(quán)重，即=(?，)，期，在滿足發(fā)電目標(biāo)和反映泥沙形態(tài)及數(shù)量的有效庫(kù)容目標(biāo)的為微粒i在維空間上的坐標(biāo)。具體計(jì)算步驟如下。要求下，尋求兩者的非劣解，從而確定最佳的水庫(kù)運(yùn)用方式。(1)在各時(shí)段允許的庫(kù)容變化范圍內(nèi)，隨機(jī)生成Ⅳ組時(shí)段這兩個(gè)目標(biāo)函數(shù)分別表示為r庫(kù)容變化序列(，，?，)，?，(，，?，)，即隨機(jī)初maxV=max(一∑Vr,)(1)始化Ⅳ個(gè)粒子(T為計(jì)算時(shí)段，也就是粒子的各種狀態(tài))，檢驗(yàn)=l每個(gè)粒子的狀態(tài)是否滿足水量平衡方程，若不滿足，則重新初maxE=∑9．8

6、r／／Lq△(2)始化粒子群。式中：．為庫(kù)區(qū)泥沙淤積庫(kù)容；T為計(jì)算時(shí)段；，7為電站總效率；(2)計(jì)算粒子群中各粒子的適應(yīng)度。由于目標(biāo)函數(shù)是最大為發(fā)電水頭；q。為下泄流量。庫(kù)容，因此可由目標(biāo)函數(shù)式變化得到粒子的適應(yīng)度函數(shù)：式(1)為庫(kù)容目標(biāo)函數(shù)極大化表達(dá)式，式(2)為發(fā)電量目)=C／V，其中C為常數(shù)，在保證，()≤1的情況下，為了直標(biāo)函數(shù)極大化表達(dá)式。它們之間存在互為因果的特殊關(guān)系。觀地反映粒子適應(yīng)度的大小，C可根據(jù)具體情況調(diào)節(jié)。有效庫(kù)容一經(jīng)確定，也就決定了電能的大小，因此采用約束法對(duì)這兩個(gè)目標(biāo)中的一個(gè)

7、單獨(dú)求優(yōu)，即可得出第二個(gè)目標(biāo)的收稿日期：2009—03-05基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)青年基金資助項(xiàng)目(50609007)。相應(yīng)值。這一對(duì)相應(yīng)值，就是所要求的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題中的一作者簡(jiǎn)介：向波(1979一)，女，湖南永州人，工程師。個(gè)非劣解。根據(jù)研究問(wèn)題的性質(zhì)，筆者以式(1)為目標(biāo)函數(shù)，而E—mail：xiangbo_79@163．eolrn·46·人民黃河2010年第2期(3)產(chǎn)生Ⅳ個(gè)新一代粒子。根據(jù)Ⅳ個(gè)粒子的適應(yīng)度，找到每個(gè)粒子迄今為止搜索到的最好位置、粒子群此次迭代找到的2實(shí)例應(yīng)用最好位置以及粒子群

8、迄今為止搜索到的最好位置。每個(gè)2。1計(jì)算資料粒子根據(jù)水庫(kù)庫(kù)容擾動(dòng)方程進(jìn)行更新，即以三峽水庫(kù)為例，通過(guò)對(duì)各種水情資料的分析可以得出，：(k+1)=：(k)+cr。[(k)一(k)]+汛期影響庫(kù)區(qū)淤積量的實(shí)時(shí)變化因素主要有上游來(lái)流量、上游C2r2[(k)一(k)](3)來(lái)水的含沙量、水庫(kù)泄流量及水庫(kù)的運(yùn)用水位等。三峽水庫(kù)設(shè)(k+1)=()+：(k+1)(4)計(jì)正常高水位為175m，相應(yīng)庫(kù)容為393億m。，汛期6—9月防式中：￡=1，2，?，T一1；i=1，2