基于DPSA的梯级水库群优化调度
基于DPSA的梯级水库群优化调度
基于DPSA的梯级水库群优化调度马立亚;雷晓辉;蒋云钟;王浩【摘要】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.【期刊名称】《中国水利水电科学研究院学报》【年(卷),期】2012(010)002【总页数】6页(P140-145)【关键词】梯级水库群;优化调度;动态规划;逐次逼近【作者】马立亚;雷晓辉;蒋云钟;王浩【作者单位】中国水利水电科学研究院水资源研究所,北京100038;中国水利水电科学研究院水资源研究所,北京100038;中国水利水电科学研究院水资源研究所,北京100038;中国水利水电科学研究院水资源研究所,北京100038【正文语种】中文【中图分类】TV697.11 研究背景水库优化调度对提高水能水资源利用效率，增强水库经济效益具有非常重要的作用。
梯级水库群优化调度问题是一个多维、具有多约束条件的、高度非线性的复杂优化问题[1]。
通过国内外学者的大量研究，现已形成几种较为成熟、应用较多的水库调度优化方法，其中动态规划（DP）法是水库调度中应用最广泛的方法之一。
动态规划是一种系统分析方法，主要用于解决多阶段决策过程的优化问题[2]，它可以将问题划分为多个阶段进行决策，进而求得整个系统的最优决策方案。
但是，动态规划法存在维数灾的缺点[3]，当参与计算的向量维数增加时，计算机存储量和计算复杂度也会急剧增加。
这使得动态规划法在梯级水库群优化调度求解时具有一定的局限性。
梯级水电站短期优化调度算法研究及软件开发
梯级水电站短期优化调度算法研究及软件开发费如君;卢毓伟;樊绍华;周怡先;齐明臣【摘要】Because the traditional dynamic programming algorithm and POA algorithm are easy to appear dimension-disaster in solving the short-term optimal dispatching of cascade hydropower stations.Taking the cascade hydropower stations in APeng RiverBasinofChongqingasanexample,animprovedDynamicProgrammingwit hSuccessiveApproximation (DPSA) algorithm is proposed based on the actual operation demand,and then an optimization model with maximum power output is established by using this algorithm.The corresponding application software is also developed.The results show that improved DPSA algorithm has high efficiency and good convergence,and can meet the requirements on dispatching of cascade hydropower stations.%传统的动态规划算法和POA算法在求解梯级电站短期优化调度上容易出现维数灾的问题,为此以重庆阿蓬江流域梯级水电站为例,根据实际调度需求提出了改进逐次逼近动态规划算法,建立了梯级水电站发电量最大模型,并开发了相应的高级应用软件.结果表明,其运算效率高,收敛性好,能够满足梯级水电系统的调度需要.【期刊名称】《水力发电》【年(卷),期】2013(039)007【总页数】4页(P86-88,106)【关键词】短期优化调度;改进逐次逼近动态规划算法;软件;梯级水电站【作者】费如君;卢毓伟;樊绍华;周怡先;齐明臣【作者单位】中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,湖南长沙410014;中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,湖南长沙410014;重庆乌江电力有限公司,重庆409000;中国水电顾问集团中南勘测设计研究院,湖南长沙410014;重庆乌江电力有限公司,重庆409000【正文语种】中文【中图分类】O241.5;TV697.120 引言随着流域大规模的梯级开发和水电站群增多,各电网公司和流域开发公司对于梯级水电站联合调度和精细化调度的要求也越来越高.而梯级水电站群优化调度问题本身是一个约束和限制条件相对复杂的高维、非线性优化问题,因此建立一个既能满足众多约束条件又兼顾计算时间和计算精度的求解梯级联合优化调度模型的方法显得尤为必要.国内外学者对于动态规划算法和POA算法等传统算法以及遗传算法、粒子群算法等新的智能算法都进行了研究,但这些方法或多或少存在一定的局限性,如传统动态规划算法的 "维数灾"问题、POA算法比较依赖初始状态[1-2]、遗传算法[3]和粒子群算法[4]过收敛易早熟等.为此,本文以逐次逼近动态规划算法 (Dynamic Programming with Successive Approximation,DPSA)[5]的改进算法为基础,结合阿蓬江梯级水电站短期优化调度实例进行研究,并进行了软件的开发,取得了较好的效果.1 数学模型1.1 目标函数梯级水电站短期优化调度是研究一天或几天的时间内,在满足电站各种约束的条件下实现最优用水和负荷分配[6-8].一般说来,水电系统短期优化调度主要采用两大类最优准则:用水一定下总发电量或发电总效益最大准则和负荷过程一定下用水量最小或梯级蓄能最大准则.本文在考虑梯级各水库的蓄水、水位限制、水流滞时、电站泄流和出力等约束条件下,以调度期内一定用水量下梯级总发电量最大化为准则,建立梯级水电站短期优化调度模型[9],目标函数式中,E为调度期内梯级水电站总发电量;NP为梯级水电站发电保证率;Ai为第i个电站出力系数;Qi,t为第i个电站在第t时段发电流量,m3/s;N为梯级水电站总数;Hi,t为第i个电站在第t时段平均发电净水头,m;T为调度期内计算总时段数;Mt 为第t时段分钟数,min.1.2 约束条件水量平衡约束水库蓄水量约束水电站机组过水能力流量约束电站出力约束水库之间的水力联系还有其他非负约束.式中,Vit,Vit+1分别为第i个电站第t时段初、末水库蓄水量,m3;qi,t为第i个电站第t时段入库流量,m3/s;Si,t为第i个电站第t时段弃水流量,m3/s;Δt为计算时段长度,s;Vit,min,Vit,max分别为第i个电站第t时段应保证的水库最小蓄水量和允许的水库最大蓄水量,m3(考虑到防洪要求);Qit,min为第i 个电站第t时段所要求的最小过机流量,m3/s;Qit,max为第i个电站第t时段最大过机流量,m3/s;Ni,min为第i个电站允许的保证出力,MW;Ni,max为第i个电站的装机容量,MW;Ri,t为第i水库第t时段的平均入库流量,m3/s;Δti-1为第i-1电站到第i电站的水流滞时对应的时段数;Ii,t为第t时段第i-1电站到第i电站之间的区间平均入流,m3/s.览器/服务器)模式在数据访问上的统一.系统充分汲取了软件技术领域的最新成果和先进的技术理念,全面采用面向对象技术、组件技术和.NET技术,包含多种调度模型、可扩充、可定制和配置多种调度方案.其中梯级短期优化调度部分的主要界面见图2~图7.图1 梯级调度系统功能模块图2 系统主界面图3 梯级调度短期优化调界面2 软件开发本梯级水电站优化调度系统 (见图1)开发选择微软公司的Visual ,数据访问基于Web Service,实现 C/S(客户/服务器)与 B/S(浏图4 人机交互图5 方案存库图6 方案会商示意图7 结果图表显示对比3 实例阿蓬江为乌江下游右岸的一级支流,跨鄂渝两省区.目前,阿蓬江流域已经建成并投入运行的有朝阳寺、舟白、渔滩、箱子岩、大河口和梯子洞6座水电站水库 (见图8),其中朝阳寺和大河口水库为不完全年调节水库,其他的均为日调节水库.由于重庆乌江电力有限公司 (以下简称 "公司")对朝阳寺尚无调度权,现阶段主要是对朝阳寺以下的5个电站 (见表1)进行梯级联合优化调度.该流域属于山区型河流,各电站对下游河道没有防洪任务,因此水库主要以发电为主.另外,由于公司建设有自己的小型电网,电力能源的大部分用于内部的冶金企业;在此条件下,建立短期梯级发电量最大模型是合适的.图8 阿蓬江流域梯级电站分布示意表1 水电站特征参数水库名称装机容量/MW舟白 8.76 444.5 447.5 2.7 24渔滩8.30 425.82 430.6 3.5 28箱子岩 8.65 403 404 4.62 32大河口 8.99 369 385 13.6 82.5梯子洞 8.47 321.33 322.5 7.4 36出力系数死水位/m 正常蓄水位/m 保证出力/MW在调度软件中分别嵌套了POA、PSO和改进DPSA 3种算法对梯级水电站短期发电进行了优化计算,调度结果见表2.值得说明的是, PSO算法在短期调度中,由于计算时段划分较细且生成的放水流量决策随机性较强,因此在求解中每次优化的结果都会有差异,本文利用PSO算法进行优化求解时是通过多次计算选择一个较优的结果参与比较的.这种解的不唯一性也在很大程度上限制了PSO等智能算法的推广,尤其是在工程实践中的应用.表2 梯级优化调度结果对比方案发电量/万kW.h 运算时间/s舟白渔滩箱子岩大河口梯子洞梯级改进DPSA 11.67 15.11 17.91 89.13 45.31 179.13 20 PSO 11.70 15.15 17.92 88.23 45.30 178.30 25 POA 11.69 15.21 17.93 88.79 45.07 178.69 40由3种算法的计算结果可以看出,改进DPSA算法由于在对初始解的考虑上更为充分,且将多维问题分解成一维,其计算时间和结果都是最优的;PSO算法由于考虑了解空间的全局性,因此也能得到不错的解,但其解不是唯一的;而POA算法在梯级水库调度中并没有从水库数量的角度去降维,因此求解的时间稍长,若要解决更加复杂的水库群调度问题,其缺点则会凸显.3种算法在水库日调度中计算得到的梯级发电量几乎一致.这是由于计算中各水库并无弃水产生,因此在水能的利用上差别不大.综合上述结果可看出,改进的DPSA算法在梯级水库短期优化调度应用中有一定的优越性.4 结论由于梯级水电站短期优化调度对于模型的求解精度和时间有着较高的要求,但目前传统的动态规划算法和智能算法对于多维水库的优化问题在计算耗时和解的稳定性上均存在一定的局限性.本文提出了基于发电量最大模型的梯级水电站短期优化调度算法,并编制了调度软件.应用情况表明,优化调度结果合理、有效,软件界面友好,操作方便,系统实时运算效率高,能够为梯级水电站群短期优化调度提供重要的决策支持.参考文献:[1] 方红远,王浩,程吉林.初始轨迹对逐步优化算法收敛性的影响[J].水利学报,2002(11):27-30.[2] 宗航,李承军,周建中,等.POA算法在梯级水电站短期优化调度中的应用[J].水电能源科学,2003,21(1):46-48.[3] 金菊良,杨晓华,丁晶.水资源系统工程[M].成都:四川科学术出版社,2002.[4] 张秋菊,王黎,马光文,等.基于WEB的电网节能发电调度系统[J].水力发电,2010,36(10):76-79.[5] 黄强,畅建霞.水资源系统多维临界调控的理论与方法[M].北京:中国水利水电出版社,2007.[6] 张丽娜.水电站优化调度模型及其应用研究[D].大连:大连理工大学,2007.[7] 费如君,董增川,等.改进加速遗传算法在梯级水电站优化调度中的应用[J].水力发电,2008,34(8):8-11.[8] 陈洋波,陈安勇.水库优化调度-理论.方法.应用[M].武汉:湖北科学技术出版社,1996.[9] 董子敖,水库群调度与规划的优化理论和应用[J].济南:山东科学技术出版社,1989.[10] 马光文,刘金焕,李菊根.流域梯级水电站群联合优化运行[M].北京:中国电力出版社,2008.。
基于DPSA的水库优化调度方案研究
２ 模型求解
研究梯级水库联合优化调度时， 若用常规的动态 规划法进行求解， 将占用大量的计算机内存， 形成动态 规划的维数灾问题。本文采用动态规划逐次逼近法 （ 与动态规划（ 嵌套方法进行梯级电站群联 ＤＰＳＡ） ＤＰ）
０２ ２０１４ １２ ２９ 收稿日期： ２０１３ＢＡＣ１０Ｂ 基金项目： “十二五”国家科技支撑计划项目（ ２０１３ＤＦＧ７０９９０ ）； ）； 国家国际科技合作项目（ 黄河设计公司 自主研究开发项目（ ２０１１ － ｋｙ０５ ）。 作者简介： 李克飞（１９８６—），男，河南许昌人，工程师，博 士， 从事水资源规划与水库调度研究工作。 Ｅｍａｉｌ：ｌｉｋｅｆｅｉ８６＠ １２６． ｃｏｍ
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人 民 黄 河
２０１５
年第 １０ 期
表 １ 梯级水库基本参数
／ 有效库容 ／ 装机容量 ／ 设计年发电量 ／ 水库 保证出力 ＭＷ ＭＷ （ 亿 ｋＷ·ｈ） 亿ｍ １库 ８７． １ １４． ０３ ３２０ １１． ５ ２库 ４０． ３ ０． ４４ １４０ ５． ７
３
合优化调度问题的求解。 将梯级各水库从上到下依次命名为 １ 库、２ 库、 ……、 逐次逼近法的基本思路如下。 Ｎ 库， （ 给出 ２ 库、 ……、 １） Ｎ 库一条满足约束条件的初 ，Ｖ （ ，Ｖ （０ ） ，…，Ｖ （０ ） ， 始调度线：｛Ｖ （ ０） ０） ｝ （ …，Ｎ） 。 Ｖ （ ０） ｉ ＝ ２， ３， 固定 ２ 库、 ……、 按动态 （ ２） Ｎ 库的初始调度线， 规划算法对 １ 库进行优化调度， 得出 １ 库第一次优化 后的调度线： ｛Ｖ （ ，Ｖ （ ，Ｖ （ ， …，Ｖ （ ， ０） ０） ０） ０） ｝ 。 Ｖ （ ０） ３） （ 将 １ 库第一次优化后的调度线固定， 同时固 按动态规划算法对 ２ 库 定 ３ 库至 Ｎ 库的初始调度线， 进行优化，从而得出 ２ 库第一次优化后的调度线： ｛ ，Ｖ （ ，Ｖ （ ， …，Ｖ （ ，Ｖ （ ｝ 。 Ｖ （ ０） ０） ０） ０） ０） 将 １ 库、 ４） ２ 库第一次优化后的调度线以及除 ３ （ ２ ）～ （ ３） 库外的其他库初始调度线固定， 重复步骤（ ， 直到遍历所有水库且达到精度要求为止， 从而得出梯 级各电站的最终优化调度线。上述过程的计算流程见 图 １。
92614-POA以及DPSA水库优化求解步骤
1. 逐步优化算法由加拿大学者H.R.Howson 和N.G.F.Sancho 提出的POA 算法适用于求解多阶段动态优化问题，属于DP 算法，但POA 不需要离散状态变量，且占有内存少，计算速度快，并可获得较精确解。
以单一水库发电优化调度为例，先假设调度期为n 个时段，其调度期初始时刻的水库水位、终止时刻的水库水位为定值，如图3-3所示，则两时段滑动寻优算法的步骤如下：图3-3 POA 算法示意图 1step ：确定初始状态序列(初始调度线)。
根据长系列径流资料，在水库水位允许变幅范围内拟定一条初始调度线),1,2,1(n n t V k t -= ，m k ,,2,1,0 =，k 为逐次寻优次数。
2step ：固定k t k t V V 11+-、调整k t V (可用黄金分割法),使得出力t 1t N N +-最大，得到新的1+k t V ,用此代替k t V ，再固定两点, 使n n t ,1,,2,1-= ，完成一轮计算。
3step ：用2step 求出的新轨迹代替初始轨迹，重复2step ，然后比较两轮轨迹),1,,2,1(,12n n t V V k t k t -=≤-++ ε。
若不满足，用第2+k 次轨迹重复 3step ；若满足则转4step 。
4step ：第2+k 或1+k 次轨迹为最优轨迹，输出相应各时段最优水位、出力等。
黄金分割法求解的基本原理如下：初始调度线（1）找出状态空间中的极大点m ax t V 和极小点m in t V ，并且令m ax t V b =、m in t V a =；（2）计算目标函数)(max x E F =，)(321.01a b a x -+=、)(618.02a b a x -+=；（3）计算)(1x E 和)(2x E ，若)()(21x E x E >，则令2x b =，若)()(21x E x E <，则令1x a =；（4）收敛性判断，1121)(/)]()([ε<>x E x E x E abs 和221)(ε<-x x abs 是否成立，如果成立，则输出最优解，否则重新回到（2）进行计算，直到满足收敛条件为止，其中1ε和2ε是非常小的数。
基于鸟群算法的梯级水库群长期优化调度研究
Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2023, 12(1), 47-57 Published Online February 2023 in Hans. https:///journal/jwrr https:///10.12677/jwrr.2023.121006基于鸟群算法的梯级水库群长期优化调度研究唐红兵1，李崇浩1，黄 巍1，王 欢2，程春田21中国南方电网电力调度控制中心，广东 广州 2大连理工大学水电与水信息研究所，辽宁 大连收稿日期：2022年10月12日；录用日期：2022年11月28日；发布日期：2023年2月9日摘要针对大规模梯级水电站群调度复杂、优化困难、求解耗时长等问题，研究提出了一种基于鸟群算法(bird swarm algorithm, BSA)的梯级库群长期优化调度求解方法。
该方法利用BSA 平衡全局搜索和局部搜索的特点，充分发挥其收敛速度快，求解效率高的优势，易于获得满足复杂约束的最优结果。
在西南某流域梯级水电站不同典型年调度问题上的应用结果，验证了该方法在梯级库群长期调度问题方面的求解精确性和高效性，是一种实用性较强的有效算法。
关键词梯级水电站，长期调度，全局搜索，鸟群算法，优化调度Research on Long-Term Optimal Operation of Cascade Reservoir Group Based on Bird Swarm AlgorithmHongbing Tang 1, Chonghao Li 1, Wei Huang 1, Huan Wang 2, Chuntian Cheng 21China Southern Power Grid Power Dispatching and Control Center, Guangzhou Guangdong 2Institute of Hydropower & Hydroinformatics, Dalian University of Technology, Dalian LiaoningReceived: Oct. 12th , 2022; accepted: Nov. 28th , 2022; published: Feb. 9th , 2023AbstractIn order to solve the problems of complex operation difficulty in optimization and time-consuming solu-作者简介：唐红兵(1966-)，男，硕士，教授级工程师，主要研究方向：大规模水电系统经济运行，基于鸟群算法的梯级水库群长期优化调度研究tion of large-scale cascade hydropower station group, a method for long-term optimal operation of cas-cade reservoir group based on bird swarm algorithm (BSA) was put forward. This method utilizes BSA’s characteristics of balancing global search and local search, and makes full use of its advantages of fast convergence, high efficiency of solution and easy to obtain optimal results satisfying complex constraints. The application results on different typical annual dispatching problems of cascade hydropower stations in a watershed in southwest China prove that the method is an effective and practical algorithm for solv-ing long-term dispatching problems of cascade reservoirs.KeywordsCascade Hydropower Station, Long-Term Scheduling, Global Search, Bird Swarm Algorithm, Optimal OperationThis work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言身蕴藏量巨大、调节性灵活等特点，在电网调峰中占据着越来越重要的地位；同时，梯级水电系统的开发能够充分地利用水电资源，对改善生态环境有着十分重要的意义。
梯级水库群多目标优化调度模型及CPF-DPSA算法研究
梯级水库群多目标优化调度模型及CPF-DPSA算法研究艾学山;郭佳俊;穆振宇;陈森林;杨百银;周鹏程【期刊名称】《水利学报》【年(卷),期】2023(54)1【摘要】梯级水库群多目标联合优化调度是水能资源高效利用的重要研究内容,现有水库群多目标优化调度模型及求解算法的通用性亟待提高。
在总结现有三种目标函数型式(累积值、极值及百分比)的基础上,以梯级总发电量最大、最小出力最大和生态断面用水保证率最大为目标,建立了具有普适性的梯级水库群多目标优化调度模型,提出了求解该模型的基于惩罚因子的动态规划逐次逼近算法(CPF-DPSA),探究了各目标与对应惩罚系数之间的变化关系,确定了各惩罚系数的影响范围,获得了分布较为均匀和广泛的非劣解集。
老挝南欧江梯级水库群应用表明,该模型具有较好的适用性,CPF-DPSA算法获得的非劣解集分布广泛、均匀。
尤其在长系列优化方面,CPF-DPSA算法在结果精度、非劣解质量和非劣解分布等方面比第三代快速非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)表现出更好的性能。
【总页数】11页(P68-78)【作者】艾学山;郭佳俊;穆振宇;陈森林;杨百银;周鹏程【作者单位】武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室;海绵城市建设水系统科学湖北省重点实验室(武汉大学);水电水利规划设计总院;中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TV697.12【相关文献】1.金沙江下游梯级水库群多目标兴利调度模型及应用2.交叉微粒群算法在梯级水电站水库群多目标优化调度中的应用3.基于仿水循环算法的梯级水库群多目标优化调度研究4.面向梯级水库多目标优化调度的进化算法研究5.梯级水库群多目标优化调度规则研究——以溪洛渡-向家坝为例因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
钱塘江梯级水库中长期多目标联合优化调度研究
0 引言水库作为一种径流调节的工程手段，在实现水能资源的合理高效利用上发挥着重要作用[1]。
随着我国水电行业的飞速发展，大批电站水库相继建成和投入使用，各大流域逐步形成了梯级水库群的格局[2，3]。
科学开展梯级水库群联合优化调度研究，对于提高水资源利用效率增发电量、发挥梯级水库群的综合效益最大化具有重要的科学意义和应用价值[4–6]。
新安江和富春江水库是钱塘江流域重要的两座梯级电站，也是华东电网的主力调峰电厂，担负着华东电网的调峰、调频、事故备用等任务，对电网的安全、稳定运行起着重要作用。
但在初设阶段，各水库根据防洪标准确定设计洪水及防洪库容，并没有考虑梯级水库的联合调度问题[7]。
此外，传统的调度模型已无法满足水库群防洪、发电、灌溉及生态综合效益最优等需求，以往的调度方式难以适应当前复杂水库群运行管理的实际需要[8，9]。
鉴于此，本研究以钱塘江流域中上游河段为研究对象，以“新安江—富春江”梯级水电站为调控主体，根据钱塘江梯级水电站实际需求，建立协调发电量及弃水量的梯级水库联合调度模型，以DPSA算法求得不同典型年的最优运行策略，为钱塘江流域梯级水库调度运行工作提供决策参考。
1 研究区域及数据资料1.1 梯级水电站资料新安江水库位于钱塘江上游，是钱塘江流域最大的控制性枢纽工程，水库总库容216.3亿m3，防洪库容9.47亿m3，是以发电为主，兼有防洪等综合利用效益的大（1）型水库。
富春江水库位于新安江水库下游的钱塘江干流富春江上，水库总库容8.76亿m3，防洪库容仅0.78亿m3，是以发电为主，兼有航运、灌溉等综合利用效益的大（2）型水库，二者担负着华东电网一定的调峰、调频和事故等任务，各水库电站的基本参数如表1所示。
按电站设计，富春江水库为日调节水库，不承担防洪、滞洪任务。
富春江坝址洪峰流量的削减，主要取决于上游新安江水库对兰江洪水的错峰调节。
因此需要通过实施新安江、富春江水库联合调度，在汛期洪水来临前新安江水库预腾库容，为下游富春江水库洪水错峰，保障下游河段防洪安全。
基于DPSA算法直接补渠的单库-单站系统水资源优化配置
基于DPSA算法直接补渠的单库-单站系统水资源优化配置龚嘉秀;王滇红;龚懿;杨树滩;胡晓雨;程建华【期刊名称】《扬州大学学报：自然科学版》【年(卷),期】2018(21)2【摘要】针对直接补渠的单库-单站系统水资源优化配置问题,以一定供水期内系统所在受水区缺水量的平方和最小为目标,各时段水库供水量和补渠泵站提水量为决策变量,考虑水库年可供水总量等约束条件,建立直接补渠的单库-单站系统水资源优化调度数学模型,并采用动态规划逐次逼近法(dynamic programming successive approximation,DPSA)求解,获得各时段水库最优供水量、弃水量和补渠泵站提水量.以南京市六合区三友水库为例,优化结果表明,来水频率75%和95%时,优化配置后的水库弃水量和常规调度相比分别减少了5.14%和9.0%,说明该方法能充分发挥水库的调蓄作用,减少水库的弃水量,更好地实现水资源的有效利用,从而减少受水区的缺水量.【总页数】5页(P68-72)【关键词】水库;泵站;优化调度;水资源配置;动态规划逐次逼近【作者】龚嘉秀;王滇红;龚懿;杨树滩;胡晓雨;程建华【作者单位】扬州大学水利与能源动力工程学院;江苏省农村水利科技发展中心;江苏省水资源服务中心;江苏省水利勘测设计研究院有限公司【正文语种】中文【中图分类】TV213.9【相关文献】1.基于逐步寻优算法的单库洪水优化调度 [J], 杨玲霞2.基于超球体单形采样的BS-UKF算法在单站无源目标跟踪中的应用 [J], 朱联祥;况卢娟3.单站单道和单站多道遥测系统在恶劣地形和山区施工试验对比 [J], 巴利格特;玻格;波斯特尔;史刚毅4.借鉴期货交易机制优化水资源配置——基于水单的南水北调水市场交易模式研究 [J], 吕东辉;杨印生;孙文斌5.基于DPSA算法的“单库-单站”水资源优化调度方法研究 [J], 史振铜;程吉林;杨树滩;常本春;蒋咏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
梯级水库群发电优化调度的理论与实践以乌江梯级水库群为例
梯级水库群发电优化调度的理论与实践以乌江梯级水库群为例一、本文概述本文旨在探讨梯级水库群发电优化调度的理论与实践，并以乌江梯级水库群为例进行深入分析。
梯级水库群作为现代水电站建设的重要组成部分，其发电优化调度对于提高能源利用效率、保障电力供应稳定以及促进水资源合理利用具有重要意义。
本文将从理论层面介绍梯级水库群发电优化调度的基本原理和方法，并结合乌江梯级水库群的实际情况，探讨其实践中的优化策略与效果。
在理论部分，本文将阐述梯级水库群发电优化调度的基本概念，包括调度目标、约束条件、优化算法等。
同时，还将介绍国内外在梯级水库群发电优化调度领域的研究成果和实践经验，为后续的案例分析提供理论基础。
在实践部分，本文以乌江梯级水库群为例，详细介绍了其地理位置、水库特性、发电能力以及运行状况。
通过对乌江梯级水库群的深入调查和分析，本文提出了针对性的优化调度策略，包括水量分配、水库运行方式、发电调度等方面。
这些策略旨在提高乌江梯级水库群的发电效率，降低运行成本，同时保障下游生态和环境的可持续发展。
通过本文的研究，旨在为梯级水库群发电优化调度的理论与实践提供有益的参考和借鉴，为推动我国水电站建设和水资源管理水平的提高贡献力量。
也希望通过乌江梯级水库群的案例分析，为其他类似工程提供有益的启示和经验。
二、梯级水库群发电优化调度的理论基础梯级水库群发电优化调度是在保证水库安全、满足水资源综合利用要求的前提下，通过科学合理地调配水库群的蓄水量，以实现梯级水库群发电效益最大化的一种技术手段。
其理论基础涉及多个学科领域，包括水利工程学、运筹学、系统科学等。
水利工程学为梯级水库群发电优化调度提供了基础的水库运行规律和调度原则。
通过深入研究水库的蓄水、放水、发电等过程，了解水库群的运行特性和相互影响，为制定优化调度方案提供了科学依据。
运筹学为梯级水库群发电优化调度提供了决策支持。
运筹学中的优化理论和方法，如线性规划、动态规划、多目标决策等，可以帮助我们在多种可能的调度方案中选出最优解，实现梯级水库群发电效益的最大化。
梯级水库优化调度的动态最优化模型及应用的开题报告
梯级水库优化调度的动态最优化模型及应用的开题报告一、研究背景与意义梯级水库群是指由多个水库协同调度完成不同目的的水库群，通常包括水能调峰、供水、灌溉等多种用途。
梯级水库群的优化调度能够最大限度地发挥水资源的综合效益，提高水资源利用率，实现节约用水。
因此，对梯级水库群优化调度研究已经成为水文学和水资源管理领域中的研究热点之一。
目前，国内外学者已经开展了大量的梯级水库群优化调度研究，提出了多种优化调度方法和模型。
然而，这些方法和模型普遍存在着以下问题：一是大多数模型采用静态优化方法，难以应对实际水文情况的变化；二是很多模型只考虑单一目标，难以兼顾多目标调度的需求；三是很多模型对于不确定因素处理不够充分，对于水库调度的实际效果存在一定的风险；四是在模型计算时未充分考虑水库蓄水量和出流量的限制条件，导致计算结果不够准确。
基于此，本研究旨在从动态和多目标的角度出发，构建梯级水库群优化调度的动态最优化模型，应用该模型进行优化调度探究，提高梯级水库的调度效率和水资源的综合利用效益。
二、主要研究内容及研究计划1. 研究目标本研究的核心目标是构建梯级水库群的动态最优化模型，使水库的调度能够适应不同水文情况的变化，同时兼顾多种调度目标，并对不确定因素进行全面考虑。
通过对该模型的应用，进一步提高梯级水库群的调度效率和水资源的综合利用效益。
2. 主要研究内容（1）分析梯级水库群的特点和调度需求，探讨不同调度目标的权衡和取舍。
（2）基于各水库的水文情况和调度要求，构建系统动态模型，并建立动态规划模型，求解梯级水库群的最优调度策略。
（3）建立模型的模拟测试平台，利用真实水文数据进行模拟计算，并通过对不同目标的仿真比较，验证模型的实效性和实用性。
3. 研究计划及预期成果研究时间为两年，计划分三个阶段进行：（1）第一年：完成对梯级水库群调度问题的研究，探讨不同调度目标的权衡和取舍，建立系统动态模型。
（2）第二年：基于动态规划方法，构建梯级水库群的动态最优化模型，求解最优调度策略；同时，应用仿真测试对模型的效果进行验证。
梯级水库群水资源优化调度研究
梯级水库群水资源优化调度研究近年来，随着人口的不断增加和经济的快速发展，水资源的需求量越来越大，而水资源的供给量却在逐渐减少。
为了更好地保障人们的生活和工业生产的需要，关于水资源的优化调度成为了人们热议的话题。
梯级水库群的建立和水资源的优化调度，既可以消除洪涝灾害，又可以保护生态环境，还可以满足人们的生产和生活需求。
本文旨在探讨梯级水库群在水资源优化调度中的作用和应用。
1. 梯级水库群的建立梯级水库群是在一定的地理条件下，依基础水文和经济技术因素，将多个水库连成整体系统，按照水文规律和经济技术因素，建造不同高差、容积和形式的水库，形成一定的水文关系。
梯级水库群建设不仅可以保证水资源的储存和利用，还可以有效地防治洪涝灾害，促进生态环境的改善。
梯级水库群建设需要考虑多种因素，例如地理环境、经济情况、水文特征等。
通过合理的选址和布局，可以最大限度地发挥梯级水库群的效益。
2. 水资源的优化调度水资源的优化调度是针对水资源的供给量和需求量进行合理配置的一种调度方法。
通过对水资源的分析和利用，可以保证水资源的合理利用和最大限度地满足人们的需求。
水资源的优化调度需要考虑多种因素，例如水库群的地理位置、水文特征、水库的容积和水位等。
在对水资源进行调度的过程中，需要根据实际情况进行调整和改变，以达到最佳的水资源利用效果。
3. 梯级水库群在水资源优化调度中的作用梯级水库群在水资源优化调度中起着至关重要的作用。
首先，通过梯级水库群的建立和调度，可以充分利用水资源，避免水资源的浪费。
其次，梯级水库群的调度可以使水资源的供需状况得到平衡，避免供水不足或者供水过多的情况发生。
再次，通过梯级水库群的调度，可以有效地减少洪涝灾害的发生。
此外，梯级水库群的建立以及优化调度还能够保护生态环境，促进经济的发展。
4. 梯级水库群水资源优化调度技术梯级水库群水资源优化调度技术是一种重要的技术手段，它可以有效地对梯级水库群的水资源进行调度和管理。
梯级水库群联合优化调度算法研究综述_马黎
【工程建设管理】梯级水库群联合优化调度算法研究综述马黎1，冶运涛2（1．贵州省水利水电勘测设计研究院，贵州贵阳550002；2．中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京100038）摘要：系统介绍了梯级水库群联合调度模型求解的常规优化方法和智能优化方法，其中常规优化方法包括动态规划法及其改进方法和大系统分解协调等方法，智能优化方法包括粒子群优化算法、遗传算法、差分进化算法等。
在评述各种方法的基础上，给出了大规模水库群联合优化调度需要解决的问题：①模型系统求解的稳定性和求解效率的平衡问题；②考虑生态环境的多目标优化调度模式；③水库群优化调度模型描述方法；④优化模型输入和输出的不确定性问题；⑤机组高水头多振动区运行问题。
同时，指出了智能优化算法的发展方向：①数学理论基础研究；②参数对算法结果的影响分析；③各种优化算法的改进与融合；④求解算法的并行计算和云计算技术。
关键词：常规优化方法；智能优化方法；调度算法；优化调度；联合调度；梯级水库群中图分类号：TV697文献标志码：Adoi ：10．3969/j．issn．1000-1379．2015．09．034目前，我国已建成了若干复杂的、大规模的流域水库群系统，水资源及水能开发已进入由建设到运行管理的关键转型期，对水库群的调度与管理提出了更高的要求。
流域梯级水库群联合优化调度是在满足市场、电网负荷需求及水电系统约束、上下游防洪安全、生态安全、航运安全等前提下，协调各级水库之间的水头、流量和出力关系，提高流域梯级水库群运行管理效益的主要手段。
随着流域梯级水库数目的增多，上、下游水库间的水力、电力联系及其时空特性更加复杂，能量传输后效性及不确定性更加明显，流域梯级水库群联合优化调度的高维性、非线性、耦合性等特征更加突出，约束条件更加难以处理。
随着多目标建模理论的不断完善和多目标优化算法的发展，流域梯级水库群以及整个水（火）电系统多目标联合优化调度逐步成为流域能源系统调度研究的热点和重点。
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群 为例 ，证 明 了 Ｄ Ｓ Ｐ Ａ算 法在求 解梯 级水库 群优 化调 度 问题 的有 效性 。
２ 梯级 水 库 群 中长 期 优 化调 度模 型
水库 群 优化 调 度 问题 可 以描述 为 ：在设 定 的调 度周 期 内 ，在 满足 各 种约 束 条件 的前 提 下 ，寻 求 水库 调 度 的最 优策 略 ，使 得 梯级 水 库群 的 总体 目标 达 到最 优 值 。本 文根 据水 库 的一 系 列约 束 条件 以
第１卷 第２ ０ 期
２ １年 ６ Ｏ２ 月
中 国水 利 水 电科 学 研 究 院学 报
Ｖ１Ｏ ｏ ｏ１ ． ． Ｎ ２
Ｊｎ ，０ ２ ｕ ｅ ２ １
Ｊ ｕ ｎ ｌ。 ｈ ｎ ｎ ｔｕ ｅ 。 ａｅ ｓ ｕ ｃ ｓ ａ ｄ Ｈｙ ｍＰ ｗ ｒ Ｒｅ ｅ ｒｈ ｏ ｒ ａ ｆ Ｃ ｉ ａ Ｉ ｓ ｔｔ ｆ Ｗ ｔｒ Ｒｅ ｏ ｒ ｅ ｎ ｄ 。 ｅ ｓ ａ ｃ ｉ
２ １０ ０ ６ ０ １ ２ ） ０ １２ ，２ １００ ４ １ １ 作 者 简 介 ： 马立 亚 （９ ８ ） １８ 一 ，女 ，湖 南 湘 西 人 ，硕 士生 ，主 要 研 究 水 库 优 化 调度 。Ｅ ｍ ｉ － ａｌ ：ｍ２ ｌ ＠１３ｃｍ ｍｌｙ ６ ．ｏ ｙ
一
１０ — ４
文 章 编 号 ：６ ２ ３ ３ （ ０ ２ ０ — １ ０ ０ １７ — ０ １２ １ ）２ ０４ — ６
基 于 ＤＰ Ａ的梯 级水 库 群优 化 调 度 Ｓ
马立亚，雷晓辉， 蒋云钟，王 浩
（ 国水 利 水 电 科 学 研 究 院 水 资源 研 究 所 ，北 京 １０ ３ ） 中 ０ ０ ８
摘 要 ：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 “ 数 灾 ” 题 。逐 次 逼 近 动 态 规 划 法 （ Ｐ Ａ） 以 有 效 克 服 这 一 问 题 ，它 维 问 ＤＳ 可 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 Ｄ Ｓ Ｐ Ａ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 。 关 键 词 ：梯 级 水 库 群 ；优化 调 度 ；动 态 规 划 ；逐 次 逼 近 中 图 分 类 号 ：Ｔ ６ ７１ Ｖ９． 文 献标 识 码 ：Ａ
维 问题 分解 为 多个一 维 问题求 解 。Ｄ Ｓ Ｐ Ａ求 解时 ，先 假定 其它 水库 运行 状态 不变 ，每 次仅 对 一个 水库
采用 Ｄ Ｐ求解 ，然后更 新该 水库 的运 行状 态及 径流 信息 ，这样 依 次对 每个 水库进 行 寻优 ，不 断更 新各
个 水库 的最 优调 度策 略 ，直至 目标 函数不 能 继续改 进 为止 ，所得 的最 终调 度策 略 即为通 过 Ｄ Ｓ Ｐ Ａ算 法 求 得 的最优 策 略 。本 文建 立 了基于 Ｄ Ｓ Ｐ Ａ的梯级 水库 群 中长期 优化调 度模 型 ，并 以汉 江上 游梯级 水 库
１ 研 究 背 景
水 库 优化 调 度对 提 高水 能水 资 源 利用 效 率 ，增强 水 库经 济效 益 具 有非 常 重要 的作 用 。梯级 水 库 群优 化调度 问题 是一 个 多维 、具有 多约束 条件 的 、高度非 线性 的复 杂优 化 问题…。通 过 国 内外 学者 的
大量 研 究 ，现 已形 成几 种较 为成 熟 、应 用较 多 的水 库调 度优 化 方法 ，其 中动态 规划 （ Ｐ 法 是 水库 调 Ｄ ）
及水 库 的特征 参数关 系建 立水 库优 化调度 模 型 ，模 型包含 目标 函数 、约束 条件 和边 界条 件等 内容 。
２１ 目标 函数 ． 模 型的 目标 函数 为梯 级水 库 的总发 电量最 大 ：
ｒ
ｍａ 厂 Ｅ： ｘ：
Ⅳ ．
（） １
收 稿 日期 ：２ ｌ － Ｏ ０ Ｏ ｔ ｌ一 ８ 基 金 项 目 ： 中 国水 利 水 电 科 学研 究 院科 研 专 项 （ 集 １ ３ ） 资 ０７ ；水 利 部 公 益 性 行 业 科 研 专项 经 费项 目（０ ９ １３ ，２ １０ ０ ４ ２ ０ ０ ０ １ ０ ０ １２ ，
度 中应 用最 广 泛 的方法 之 一 。动 态规 划 是一 种 系统 分析 方 法 ，主 要用 于解 决 多 阶段 决 策过 程 的优 化
问题 ，它 可 以将 问题 划分 为多 个 阶段进行 决策 ，进 而求 得整个 系统 的最 优决 策方 案 。但 是 ，动态 规
划法 存 在 维数 灾 的缺点 ¨ ，当参 与 计算 的 向量维 数 增加 时 ，计 算 机存 储 量 和计 算 复杂 度 也 会 急剧 增 加 。这使 得动 态规划 法在 梯级 水库群 优化 调度求 解 时具有 一定 的局 限性 。 逐 次逼 近 动态 规划 法 （ Ｐ Ａ） 一种 有 效 的降维 方 法 。它 采用 逐次 迭于Ｄ Ｓ Ｐ Ａ的 梯 级水 库 群 优 化 调 度 马 立 亚 雷 晓辉
蒋 云 钟 王 浩
式 中 ： 为总 时段数 目；ｎ 为水库 总数 目；Ｎ ｉ 第 水库在 时段 ｔ ｔ 为 个 的出力 值 ；Ａ 为 每个时段 的时段 长 。 ｔ
２２ 约 束 条件 ． 模 型 的约束 条 件包 括水 量 平衡 方程 、水 位 约束 、出库 流量 约束 、水 电站最 大 发 电流 量 约束 及 出力约 束等 。 （ ） 库水 量平衡 约束 ： １水