梯级水库群并行多目标调度方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111861137A(43)申请公布日2020.10.30(21)申请号202010595689.2(51)Int.Cl.(22)申请日2020.06.28G06Q10/06(2012.01)G06Q50/06(2012.01)(71)申请人中国电建集团昆明勘测设计研究院G06N3/00(2006.01)有限公司地址650000云南省昆明市盘龙区人民东路115号申请人水电水利规划设计总院中国电建集团海外投资有限公司(72)发明人卢鹏韩兵周鹏程彭程盛玉明张国来杨百银杨子俊马良彭才德杨开斌(74)专利代理机构昆明祥和知识产权代理有限公司53114代理人和琳权利要求书4页说明书8页附图2页(54)发明名称梯级水库群并行多目标调度方法(57)摘要梯级水库群并行多目标调度方法，属于水电站管理技术，尤其是一种梯级水库群水电能源优化运行管理方法。采用基于Fork/Join并行计算的多目标蜂群算法进行梯级水库群多目标调度模型求解，并通过启发式约束修补策略处理水库群调度过程中各种时段间耦合约束。该方法可快速生成一组分布广泛且均匀的多目标非劣调度方案集，为梯级水库群多目标调度决策提供有力的理论与技术支撑。该方法结合多目标随机并行优化、多重复杂约束启发式修正等高效求解模式，一次求解即可得到在多维目标域空间分布广泛和均匀的非劣调度方案集，为流域梯级水库群联合调度运行提供有力支撑。CN111861137ACN111861137A权利要求书1/4页1.梯级水库群并行多目标调度方法，其特征在于具体步骤如下：S1，设定水电站群特征参数及初始化算法控制参数，包括精英档案集EliteSet容量NQ、种群大小NP、算法最大进化代数Gmax以及侦查蜂启动次数Limitabandon；设定算法当前进化代数g＝1；S2，构造并初始化NP个种群个体，式(1)：式中，xr为第r个个体；为个体编码；N为梯级水库个数；T为时段数；S3，水库调度约束处理，采用下述式(2)-(7)判断个体是否满足约束，对不满足约束的种群个体，用式(8)、式(9)逐一对个体中的水电站群时段水位进行修正；①梯级水力联系式(2)：式中，Ii,t为i水库t时段入库流量；τi-1为i-1与i水库间水流时滞；为i-1水库在t-τi-1时段弃水流量；Ri,t为i-1与i水库间区间入流；②水库水量平衡约束(3)：Vi,t＝Vi,t-1+(Ii,t-Qi,t-Si,t)·Δt；式中，Vi,t为i水库t时段末库容；③水位/流量/出力约束式(4)：式中，Pi,t为i水库t时段出力；与Zi,t、与Qi,t、与Pi,t分别为i水库t时段水位、出库和出力边界；④水位/流量/出力变幅约束式(5)：式中，ΔZi、ΔQi、ΔPi分别为i水库水位、流量和出力变幅限制；⑤水库运行水头约束式(6)：式中，Hi,t为i水库t时段水头，Hi,t分别为水库稳定运行水头上下限；⑥水库期初、期末水位控制约束式(7)：2CN111861137A权利要求书2/4页式中，Zi,0、Zi,T、和为i水库调度期初、期末水位及其控制值；⑦水位约束廊道生成方法式(8)：⑧水位约束廊道生成方法式(9)：BRepBRep式中，f(V′i,t-1,Ii,t,Pi)和g(V′i,t,Ii,t,Pi)分别为t时段末库容和初库容计算函BRep数；和Pi为下泄流量和出力特征值，其设定为流量和出力的上下边界值；S4，计算不同种群个体目标适应度值，并进行目标适应度值归一化处理，并基于个体目标适应度值对种群个体进行非支配排序；将种群中第一层级所有非支配个体加入EliteSet中；个体适应度以梯级水库群总发电量最大和各梯级下游河道总的生态缺水量最小为调度目标，目标函数分别描述为式(10)和式(11)：式(10)：式(11)：式中，E为梯级水库群总发电量；Pi,t、Qi,t、Hi,t分别为i水库t时段发电出力、下泄流量和平均水头；N为梯级水库个数；T、ΔT分别为时段数和时段长；W为梯级生态缺水量；为i水库t时段下泄流量与其下游河道适宜生态需求流量的差值；为t时段i电站下游河道的适宜生态流量；式(10)和式(11)目标函数间量纲不同，归一化处理，使其成为无量纲函数值；调度目标归一化按式(12)进行计算：式(12)：3CN111861137A权利要求书3/4页maxmin式中，xr为进化种群中第r个个体；Er、Wr分别r号个体的年发电量和缺水量；E和E、和分别表示种群中所有个体年发电量和缺水量最大值和最小值；S5，种群进化，包括雇佣蜂阶段、观察蜂阶段和侦查蜂阶段的进化；①雇佣蜂阶段：雇佣蜂阶段通过式(13)-(16)“搜索机制”探寻新的蜜源，并利用式(8)、式(9)对新生成的个体进行约束处理；比较新生成的个体与