本文選題：水電能源系統(tǒng)　切入點：協(xié)調優(yōu)化調度　出處：《華中科技大學》2014年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：水是生命的源泉,電是社會發(fā)展的動力。水是人類生活和生產(chǎn)中必不可少的基本物質需求,也是重要的能源資源。我國水資源總體上十分豐富,十三大水電基地分布于祖國的大江大河上。由于水的清潔可再生性,水電能源對減輕化石燃料的依賴并提高對自然環(huán)境的保護具有十分重要的作用。然而,自然界水的總量有限,需要在滿足生活需水的基礎上合理利用水能。從廣義角度看,我國水資源又是十分緊缺的。因此,研究合理開發(fā)利用水資源、優(yōu)化配置水電能源的理論、方法與技術,發(fā)揮水利水電的綜合效益,對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義和支撐作用。 水電能源系統(tǒng)是復雜巨系統(tǒng),其優(yōu)化運行邊界是多種層次上的多種需求的綜合交集,一直面臨諸多的科學和工程難題,迫切需要理論突破和技術攻關。合理利用與配置有限的水資源,離不開科學準確的水文預報、水電能源系統(tǒng)優(yōu)化運行建模與求解、調度方案多目標-多屬性-多層次決策方法。本文僅針對上述三個方面問題,在水文水資源分析與預報的數(shù)據(jù)挖掘方法、水電能源系統(tǒng)優(yōu)化建模與群智算法求解、綜合考慮多種調度目標-調度方案多種屬性-調度主體多種層次的綜合決策理論與方法方面展開研究。 (1)合理利用水資源、實現(xiàn)梯級水庫群科學調度的前提是準確的徑流預報。準確及時的水庫入庫徑流預報對于指導水庫調度具有十分重要的意義。長期以來,在水文科學領域,如何開展水庫入庫徑流預報并提高其預報精度,尤其是中長期尺度預報一直是個工程和科學難題。流域徑流是一個受多種因素綜合影響的復雜非線性動力學過程,傳統(tǒng)的線性方法難以對其有效刻劃。BP神經(jīng)網(wǎng)絡是具有極強學習能力的非線性數(shù)據(jù)挖掘技術,但用于水文預報時需要選擇有效的預報因子并構建合適的樣本結構。根據(jù)金沙江流域的地理和資料特點,將反應流域徑流的年際間豐枯特性的變量引入預報因子,以提高預報精度；通過細化預報尺度并改變樣本構成,以提高預見期；在BP神經(jīng)網(wǎng)絡算法中引入保優(yōu)機制和動態(tài)學習因子策略,提高模型參數(shù)學習效率和樣本模擬精度；最后通過應用金沙江流域實例研究對所提方法可行性和有效性加以驗證。 (2)水電能源及互聯(lián)電力系統(tǒng)聯(lián)合調度本質上是一類非線性約束優(yōu)化問題。很多優(yōu)化方法被前人用于研究和解決該問題,但其又具有很多自身獨有的特點和難點。該類問題的求解困難之處主要在于：1)目標函數(shù)或約束的非線性造成的非凸性；2)決策變量多造成的高維性；3)復雜約束造成的強約束性和可行域狹窄性。為此,需要研究其優(yōu)化運行建模理論與高效求解方法。選取三個代表性調度問題,根據(jù)各問題特點探索有效的群體智能求解算法。針對梯級水庫群聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調度問題特點和求解難點,為充分發(fā)揮教學優(yōu)化算法良好全局尋優(yōu)性能、避免局部尋優(yōu)之不足,提出團隊教學概念和進修機制,構建了團隊進修教學優(yōu)化算法；針對電力系統(tǒng)節(jié)能減排多目標動態(tài)調度求解難點,以及差分進化算法在求解高維問題和多目標問題時的不足,提出擴展雙選擇算子、動態(tài)啟發(fā)約束處理和自適應重啟機制,進而構建改進自適應多目標差分進化算法,提高求解效率和精度；針對水火混合電力系統(tǒng)聯(lián)合協(xié)調優(yōu)化問題難點,根據(jù)教學優(yōu)化算法以及差分進化算法的優(yōu)缺點,以教學優(yōu)化算法作為混合算法主算法,差分進化算法作為局部搜索算子,構建混合算法,提高整體尋優(yōu)性能。通過分別對三個問題展開實例研究,證實所提各方法可高效獲取優(yōu)化方案。 (3)復雜水電能源巨系統(tǒng)是多層次組織結構下決策群組的多目標調度對象。水電能源系統(tǒng)運行與調度需要滿足多種社會和經(jīng)濟需求。雖然通過建立具有不同優(yōu)化目標的數(shù)學模型可以在一定程度上有效兼顧到各種調度需求,但是水電能源系統(tǒng)運行往往涉及流域甚至跨流域,水能資源的配置不僅受多調度主體的約束,還受到多個層次決策群組的指導和限制。調度方案的制定既是一個多準則決策問題,又是一個多層次群組決策問題。以我國水庫群調度管理決策機構間的業(yè)務流程和邏輯關系為基礎,提出符合國情和工程實際的多層次多專家交互決策理論與體系。通過引入社會經(jīng)濟領域的多層次決策方法并改造,建立考慮組織結構的多目標多層次交互決策數(shù)學模型,并給出其求解方法和收斂性說明。最后以三峽-金沙江梯級水庫群多目標防洪調度方案的制定為對象,研究和探索適應我國水庫群調度管理機制和體制要求的科學決策方法,為未來水能資源優(yōu)化配置科學決策提供理論依據(jù)和技術支撐。
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【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TV737

【參考文獻】

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本文編號：1596602