改進二進制粒子群算法在梯級水電站AGC中的應用研究.pdf

1、隨著我國水電能源建設的不斷發(fā)展，主要流域已相繼形成梯級規(guī)模。為了發(fā)揮梯級水電站防洪、發(fā)電、灌溉、航運等巨大的社會效益和經濟效益，梯級水電站聯(lián)合運行和優(yōu)化調度已成為學術和工程界研究的熱點，其中，梯級水電站自動發(fā)電控制（梯級AGC）作為梯級水電站優(yōu)化運行的重要內容，一直被研究者廣泛關注。
　　 近年來，隨著水電站裝機容量和裝機臺數的不斷增加，以前針對中小流域梯級和中小型水電站AGC的優(yōu)化算法已經無法滿足當今大型流域梯級及其水電站廠內

2、AGC 工程實際的要求。尤其是在解決高維數、多目標、非線性、強耦合、離散的梯級水電站聯(lián)合AGC 問題時，傳統(tǒng)的算法比如等微增率算法、動態(tài)規(guī)劃算法、遺傳算法等都在實際工程應用中受到限制，如計算時間長、計算工作量大、計算所需內存容量大等時空效益問題，算法存在維數災，且易陷入局部收斂等。隨著二進制粒子群算法的廣泛應用，其在解決離散組合優(yōu)化問題方面的優(yōu)越性日益顯現。為了解決大型梯級水電站AGC的機組組合、負荷分配等優(yōu)化問題，本文在二進制粒子群優(yōu)

3、化算法的基礎上，引入動態(tài)慣性權重因子，提出了改進的二進制粒子群算法，取得了一些具有理論意義和實際應用價值的成果，部分研究成果成功應用于三峽梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度決策支持系統(tǒng)工程實踐。主要的研究工作及創(chuàng)新成果如下：
　　 （1）針對梯級水電站AGC 機組組合、負荷分配優(yōu)化問題的高維、離散、復雜非線性的特點，以及梯級水電站運行的安全性、經濟性、實用性要求，提出了一種改進的二進制粒子群算法。該算法不僅能避免常規(guī)動態(tài)規(guī)劃算法的維數災問題

4、，而且有效克服了迭代初期局部搜索和迭代后期全局搜索能力較弱的缺點，此外，通過引入一種新的種群更新機制，在保持種群多樣性的同時提高了算法的全局尋優(yōu)能力。將該算法應用于三峽梯級水電站AGC 實例，計算結果表明，算法在求解時體現出良好的優(yōu)化性能，時空代價低，計算精度高，為梯級水電站尤其是大型水電站的優(yōu)化問題提供了一種有效手段。
　　 （2）在求解梯級水電站AGC 數學模型的過程中，除了考慮電力平衡約束、備用容量約束、機組出力約束、機組

5、開停機時間約束外，還充分考慮了機組檢修計劃、機組躲避汽蝕振動區(qū)等，在滿足負荷最優(yōu)分配的同時避免機組頻繁開停機。躲避汽蝕振動區(qū)可以避免電站機組經常處于低效率區(qū)運行，避免頻繁開停機不僅可以節(jié)省開停機耗流量，也可以大幅度減少機組的磨損程度，確保各電站機組在設計水頭范圍內安全穩(wěn)定運行。
　　 （3）針對具有較強調節(jié)能力的水電站，其負荷經濟分配計算時選取的發(fā)電水頭一般采用初始時段的發(fā)電水頭，后續(xù)時段的發(fā)電水頭保持不變，稱之為定水頭負荷優(yōu)化