水电站水库中长期发电调度试卷.ppt

* 4.5 单一水电站水库确定性来水中长期优化调度 建立目标函数 目标函数是优化的准则或目标。以水电站在调度期发电收益或发电量最大为优化准则时，令Bt和B1(Z1)分别为任一时段t和整个调度周期的效益指标，则Bt和目标函数B1*(Z1)分别为： 其中Z1为整个调度期初的水库水位；B1*(Z1)为B1(Z1)的最优（最大）值。 * 4.5 单一水电站水库确定性来水中长期优化调度 建立水电站水库最优调度的递推方程 递推方程的具体形式与递推顺序和阶段变量的编号有关。若逆序递推且阶段变量的序号与阶段初编号一致，则递推方程为： 式中，Bt(Zt，Qt，Ct)为面临时段的效益； Bt+1*(Zt+1)为余留时期（t+1~T+1）最大收益的累计值；Bt*(Zt)为时期（t~T+1）的总收益最大累计值； * 1 2 1 2 3 t t t+1 T－1 Z2 T T T+1 T－1 Z1 Z3 Zt Zt+1 ZT+1 ZT ZT－1 状态 Z 阶段 B*t(Zt) B*t+1(Zt+1) Bt(Zt,Qt) 图8-8 多阶段决策逆序递推过程图 * 4.5 单一水电站水库确定性来水中长期优化调度 若给定调度期末库水位约束，可不考虑调度期后期的余留效益，即B*T+1(ZT+1)=0； 若未给定调度期末水位约束，则需要考虑调度期末不同蓄水状态所对应的余留效益B*T+1(Zi)=BendT+1(Zi) * 4.5 单一水电站水库确定性来水中长期优化调度 明确约束条件 水电站水库运行调度的约束条件，包括电站过流量、水库蓄水位、电站出力等。 * (12) (14) (10) (27) (26) (17) (44) (43) (33) (62) (58) (43) (83) * 4.5 单一水电站水库确定性来水中长期优化调度 3. 考虑保证率约束的优化计算 对于以发电为主的水电站水库或综合利用水库，以发电量最大等指标作为优化准则得到的最优运行策略，往往只追求总发电量（效益）最大，不一定能满足水电站正常供电、供水要求，因此，需对水库运行进行可靠性约束：p{Pt≥Pb,t=1~T} ≥pfd * 4.5 单一水电站水库确定性来水中长期优化调度 以上可靠性约束难以在优化调度数学模型的求解过程中直接应用，一般采用“惩罚函数法”，即对时段平均出力低于保证出力时进行“惩罚”，此时目标函数修改为： * 4.5 单一水电站水库确定性来水中长期优化调度 考虑保证率约束的数学模型求解步骤为： 假设一个惩罚系数β； 求解以上数学模型得到最优运行策略，并统计发电保证率p； 如果p=pfd，则说明最优运行策略满足可靠性约束，否则，应调整β。 * 4.5 单一水电站水库确定性来水中长期优化调度 4. 动态规划的优越性 用动态规划求解水电站水库优化调度问题，相比其它优化方法，有下述优点： （1）易于求出全局最优解。 动态规划把原问题化为一系列结构相似的最优子问题，而每个子问题的变量个数比原问题少得多，约束集合也简单得多，故易于确定全局最优解。 * 4.5 单一水电站水库确定性来水中长期优化调度 （2）能得到所有子过程的解，有利于分析结果。 动态规划将结果分为多阶段进行，求出的不仅仅是全过程的解，而且包括所有子过程的一族解。在某些情况下，这些解族正是实际问题所需要的，它有助对结果进行分析。 * 4.5 单一水电站水库确定性来水中长期优化调度 六、PSO算法求解优化调度模型 用PSO求解时，一个粒子就是水电站水库的一种运行策略或调度线，粒子个体的位置向量x的元素为水库各时段末水位，速度向量V的元素为各时段末水位的涨落速度，水库各时段的水位、流量和出力必须满足模型中的各种约束条件，因而可采用罚函数方法将约束问题转化为无约束问题处理。 * 4.5 单一水电站水库确定性来水中长期优化调度 用PSO算法求解的具体步骤 在各时段允许的水位变化范围内，随机生成m组水位过程变化序列(Z11,Z12,…Z1D)，…， (Zm1,Zm2,…ZmD)，随机生成m组时段水位变化速度序列(V11,V12,…V1D)，…， (Vm1,Vm2,…VmD)，即初始化个体数量为m的粒子群体； 按优化调度的目标函数计算出其相应个体适应度，粒子i的个体初始最优位置设置为Pi= (Zm1,Zm2,…ZmD)，粒子群的全局最优位置设置为适应度最大个体k的位置Pg= (Zk1,Zk2,…ZkD)； * 4.5 单一水电站水库确定性来水中长期优化调度 按公式更新各个粒子的速度和位置； 按优化调度的目标函数计算各粒子的适应度值，将粒子的适应值和Pi适应值作比较，假如优于Pi值，则更新Pi值及其位置；将粒子的适应值和Pg适应度值作比较，如果优于Pg值，则更新Pg值及其位置； * 4.5 单