改進(jìn)二進(jìn)制粒子群算法在梯級(jí)水電站AGC中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著我國(guó)水電能源建設(shè)的不斷發(fā)展，主要流域已相繼形成梯級(jí)規(guī)模。為了發(fā)揮梯級(jí)水電站防洪、發(fā)電、灌溉、航運(yùn)等巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，梯級(jí)水電站聯(lián)合運(yùn)行和優(yōu)化調(diào)度已成為學(xué)術(shù)和工程界研究的熱點(diǎn)，其中，梯級(jí)水電站自動(dòng)發(fā)電控制（梯級(jí)AGC）作為梯級(jí)水電站優(yōu)化運(yùn)行的重要內(nèi)容，一直被研究者廣泛關(guān)注。
　　 近年來(lái)，隨著水電站裝機(jī)容量和裝機(jī)臺(tái)數(shù)的不斷增加，以前針對(duì)中小流域梯級(jí)和中小型水電站AGC的優(yōu)化算法已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)今大型流域梯級(jí)及其水電站廠內(nèi)

2、AGC 工程實(shí)際的要求。尤其是在解決高維數(shù)、多目標(biāo)、非線性、強(qiáng)耦合、離散的梯級(jí)水電站聯(lián)合AGC 問(wèn)題時(shí)，傳統(tǒng)的算法比如等微增率算法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法、遺傳算法等都在實(shí)際工程應(yīng)用中受到限制，如計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)、計(jì)算工作量大、計(jì)算所需內(nèi)存容量大等時(shí)空效益問(wèn)題，算法存在維數(shù)災(zāi)，且易陷入局部收斂等。隨著二進(jìn)制粒子群算法的廣泛應(yīng)用，其在解決離散組合優(yōu)化問(wèn)題方面的優(yōu)越性日益顯現(xiàn)。為了解決大型梯級(jí)水電站AGC的機(jī)組組合、負(fù)荷分配等優(yōu)化問(wèn)題，本文在二進(jìn)制粒子群優(yōu)

3、化算法的基礎(chǔ)上，引入動(dòng)態(tài)慣性權(quán)重因子，提出了改進(jìn)的二進(jìn)制粒子群算法，取得了一些具有理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的成果，部分研究成果成功應(yīng)用于三峽梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度決策支持系統(tǒng)工程實(shí)踐。主要的研究工作及創(chuàng)新成果如下：
　　 （1）針對(duì)梯級(jí)水電站AGC 機(jī)組組合、負(fù)荷分配優(yōu)化問(wèn)題的高維、離散、復(fù)雜非線性的特點(diǎn)，以及梯級(jí)水電站運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性要求，提出了一種改進(jìn)的二進(jìn)制粒子群算法。該算法不僅能避免常規(guī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的維數(shù)災(zāi)問(wèn)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(diǎn)，此外，通過(guò)引入一種新的種群更新機(jī)制，在保持種群多樣性的同時(shí)提高了算法的全局尋優(yōu)能力。將該算法應(yīng)用于三峽梯級(jí)水電站AGC 實(shí)例，計(jì)算結(jié)果表明，算法在求解時(shí)體現(xiàn)出良好的優(yōu)化性能，時(shí)空代價(jià)低，計(jì)算精度高，為梯級(jí)水電站尤其是大型水電站的優(yōu)化問(wèn)題提供了一種有效手段。
　　 （2）在求解梯級(jí)水電站AGC 數(shù)學(xué)模型的過(guò)程中，除了考慮電力平衡約束、備用容量約束、機(jī)組出力約束、機(jī)組

5、開(kāi)停機(jī)時(shí)間約束外，還充分考慮了機(jī)組檢修計(jì)劃、機(jī)組躲避汽蝕振動(dòng)區(qū)等，在滿足負(fù)荷最優(yōu)分配的同時(shí)避免機(jī)組頻繁開(kāi)停機(jī)。躲避汽蝕振動(dòng)區(qū)可以避免電站機(jī)組經(jīng)常處于低效率區(qū)運(yùn)行，避免頻繁開(kāi)停機(jī)不僅可以節(jié)省開(kāi)停機(jī)耗流量，也可以大幅度減少機(jī)組的磨損程度，確保各電站機(jī)組在設(shè)計(jì)水頭范圍內(nèi)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
　　 （3）針對(duì)具有較強(qiáng)調(diào)節(jié)能力的水電站，其負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配計(jì)算時(shí)選取的發(fā)電水頭一般采用初始時(shí)段的發(fā)電水頭，后續(xù)時(shí)段的發(fā)電水頭保持不變，稱之為定水頭負(fù)荷優(yōu)化