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《华中科技大学》 2011年
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流域梯级电站群多目标联合优化调度与多属性风险决策

覃晖  
【摘要】:流域梯级水库群的联合优化调度受气象循环、水文过程、发电控制、电网潮流、用水需求为等多种因素制约,是一类高维度、多目标、强耦合的复杂非线性约束优化问题,一直是水电能源科学与复杂性科学交叉发展的前沿研究领域之一。随着我国水电能源的持续大规模开发,流域梯级水电能源系统规模与拓扑结构日趋复杂,大型水利枢纽综合利用要求也晶益提高,从而给梯级水电站群的联合优化调度带来巨大挑战。流域梯级电站间复杂的水力、电力耦合联系以及不同调度目标间的竞争与冲突关系,使得传统优化调度理论与方法已无法满足大规模梯级水电能源系统整体优化与水能资源高效利用的需求,亟需研究并发展新的优化理论与方法。本文围绕水电能源大规模开发背景下梯级水电站群的联合优化调度决策问题,以梯级水电能源安全和高效利用为目标,结合系统工程理论、现代智能优化理论和多目标决策理论,研究了梯级水电站群联合优化调度决策的先进理论与方法,解决了制约优化理论在复杂水电能源多目标优化调度实际工程应用中的关键技术瓶颈,取得了一些有理论意义和工程实用价值的研究成果。本文的主要研究内容和创新包括: (1)针对流域梯级电站群联合优化调度决策变量多且相互耦合的特点,提出了适应于多变量耦合优化问题的文化差分进化算法。该算法从群体空间和知识空间的构造出发,以差分进化算法为群体空间优化驱动机制,并在知识空间中定义3种知识结构,以指导种群的进化过程,避免了算法早熟收敛,提高了算法全局搜索能力;文化差分进化算法应用于梯级水电能源系统的实例研究结果表明,该算法能有效处理复杂约束条件且计算速度快,为梯级水电站群联合优化调度实际工程问题的求解提供了一种有效的新方法。 (2)为有效求解多目标优化问题,结合多目标优化理论与方法对文化差分进化进行改进、拓展和完善,首先提出了一种多目标文化差分进化算法。将优化方案的形势知识结构视为外部档案集,提出一种“μ+1”循环选择方式对形势知识结构进行更新和维护,提高了非劣解在非劣前沿的分布均匀性;进而运用Pareto支配原理对差分进化算法选择操作进行修正,使其能够处理多目标优化问题;数值仿真计算结果及其与多种流行多目标优化算法的对比分析表明,多目标文化差分进化算法能有效处理非凸、非连续、多模态的多目标约束优化问题,且非劣解集均匀分布于真实非劣前沿,是一种性能优异的多目标优化方法。 (3)通过分析梯级电站群各调度目标间的竞争与冲突关系,研究并建立了均衡考虑上下游及大坝防洪安全的水库多目标防洪优化调度模型以及兼顾梯级电站发电效益和容量效益的多目标发电调度模型,并运用提出的MOCDE算法对模型进行求解,获得一组满足实际工程需求的非劣调度方案集,解决了梯级电站群多目标优化调度方案快速生成的难题,为三峡梯级防洪、发电调度决策提供了数据支撑;此外,研究了水火电混联系统的短期多目标优化调度问题,提出了系统负荷平衡约束处理的动态调整策略,仿真研究结果验证了MOCDE的合理性和高效性。 (4)研究并发展了梯级水电能源系统风险分析和多属性风险决策的理论与方法。将预报入库径流拟合为服从正态分布的白噪声随机变量,运用蒙特卡洛模拟方法研究了径流不确定条件下梯级电站群的防洪、发电风险分析问题,并将最高水位、最大下泄流量、末水位、年发电量、最小出力等调度目标值描述为有限区间内服从正态分布的随机变量,建立了含有随机变量的风险型多属性调度决策模型;提出了基于相对优势可能度和综合赋权的多属性风险决策方法,突破了传统确定性决策方法难以有效处理随机决策变量的瓶颈;该方法运用主客观综合赋权的方法确定属性权重,并改进了随机变量相对优势度的计算方法;最后通过三峡梯级的实例研究,验证了风险分析模型和多属性风险决策方法的有效性。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TV737

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王永强;厂网协调模式下流域梯级电站群短期联合优化调度研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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3 胡明;基于多目标生态调度和多点源污染控制的水质管理研究[D];华北电力大学;2013年
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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 李文君;暴柱;邢焕政;郭勇;于卉;;基于改进集对分析法的北方水源地水库富营养化评价[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第一卷)[C];2011年
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5 王首彬;李娜;龚威;;基于灰色关联度的天津市人口与环境分析[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 ;Facial Expression Recognition Using RBF Neural Network Based On Improved Artificial Fish Swarm Algorithm[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 刘荣成;戴文战;;一种基于残差模型的自调整灰色模糊预测控制器的设计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 钱钢;冯向前;;不确定多属性决策中区间数的排序方法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 戴文战;李燕;杨爱萍;;基于遗传算法的灰色Verhulst模型的改进研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
10 廉同辉;王金叶;;基于灰色关联的自然保护区居民旅游感知研究——以广西猫儿山自然保护区为例[A];2012中国旅游科学年会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王晓辉;中国产业结构的动态投入产出模型分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孙晓华;基于聚类的文本机会发现关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 张静;深圳湾水环境综合评价及环境容量研究[D];大连海事大学;2010年
5 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
6 刘洪斌;节能减排政府责任保障机制研究[D];中国海洋大学;2010年
7 陈非;基于过程信息融合的旋转机械信息(火用)故障诊断研究[D];华中科技大学;2010年
8 岑健;基于人工免疫系统的机组复合故障诊断技术研究[D];华南理工大学;2010年
9 汤义;智能交通系统中基于视频的行人检测与跟踪方法的研究[D];华南理工大学;2010年
10 张目;高技术企业信用风险影响因素及评价方法研究[D];电子科技大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱浩锋;新疆包尔图铜矿床地质地球化学特征及深部预测[D];河南理工大学;2010年
2 乐志军;新朝川矿矿井水分布规律研究与防治对策[D];河南理工大学;2010年
3 段守军;煤炭资源潜力评价研究[D];河南理工大学;2010年
4 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
5 张静;协同产品开发过程规划方法研究[D];山东科技大学;2010年
6 孟宪宇;我国钢铁业上市公司绩效评价[D];长春理工大学;2010年
7 王捷;数字图像边缘检测方法的若干改进与应用研究[D];浙江理工大学;2010年
8 王顺岩;灰色系统理论在间歇式染色中的应用研究[D];浙江理工大学;2010年
9 郑慧涛;梯级水电站优化运行研究与应用[D];郑州大学;2010年
10 赵鹏;基于模糊物元的中小型水电站增容改造方案研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 彭辉;刘德富;;三峡库区水库水质Streeter-Phelps模型修正及COD变化规律的新探讨[J];长江流域资源与环境;2007年02期
3 王金祥,吴育华;基于超效率DEA模型的电力公司效率评价[J];东北电力学院学报;2004年04期
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9 黄春雷;;基于径流随机特性的水电站逐日电量计划制定方法[J];水电自动化与大坝监测;2006年06期
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中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 姚跃庭;鲍正风;李鹏;杨琼;;葛洲坝水电站日发电计划制作方法探讨[A];水电站梯级调度及自动控制技术研讨会论文集[C];2008年
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3 严力蛟;全为民;赵晓慧;;千岛湖浮游植物统计模型及其预测[A];浙江省第二届生物多样性保护与可持续发展研讨会论文摘要集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 邢维建;遗传算法在电力系统经济调度中的应用研究[D];华北电力大学(河北);2005年
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8 刘群明;粒子群优化方法在梯级水电站水库优化调度中的应用研究[D];河海大学;2007年
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【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 顾巍;基于分布估计算法的水库群联合优化调度研究[D];华中科技大学;2013年
2 李树山;富水电电网短期与实时节能发电调度控制方法及策略研究[D];大连理工大学;2013年
3 顾巍;基于分布估计算法的水库群联合优化调度研究[D];华中科技大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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10 杨俊杰;基于MOPSO和集对分析决策方法的流域梯级联合优化调度[D];华中科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 向凌;梯级水电站优化运行的算法及应用研究[D];华中科技大学;2004年
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【相似文献】
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4 季林奎;;探讨梯级联合优化调度在节水发电中的作用[J];水电站机电技术;2010年03期
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6 黄守信,方淑秀,林耕,问德溥,刘健民;多库联合优化调度的多维随机动态规划数学模型[J];水利学报;1988年08期
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中国重要会议论文全文数据库 前4条
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2 季林奎;;探讨梯级联合优化调度在节水发电中的作用[A];中国水力发电工程学会信息化专委会2009年学术交流会论文集[C];2009年
3 邝录章;;湖南沅水流域梯级水库联合优化调度研究[A];全国大中型水电厂技术协作网第五届年会论文集[C];2008年
4 刘顺东;;西溪河流域梯级发电联合优化调度研究[A];全国大中型水电厂技术协作网第十届(2013年)年会论文集[C];2013年
中国重要报纸全文数据库 前3条
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2 水利部长江水利委员会;以三峡水库为核心 探索实施控制性水库联合优化调度[N];中国水利报;2008年
3 高绍满 张世钦;水火电联合优化调度 确保电网安全稳定[N];中国电力报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 覃晖;流域梯级电站群多目标联合优化调度与多属性风险决策[D];华中科技大学;2011年
2 马超;梯级水利枢纽多尺度多目标联合优化调度研究[D];天津大学;2008年
3 黄小锋;梯级水电站群联合优化调度及其自动化系统建设[D];华北电力大学(北京);2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 肖杨;水库水沙联合优化调度方法研究[D];华北电力大学;2013年
2 赵显波;内陆干旱区水库水质水量联合优化调度研究[D];新疆农业大学;2007年
3 汤波;石泉、喜河水电站联合优化调度研究[D];西安理工大学;2003年
4 李其梁;淮沂水系洪泽湖与骆马湖水资源联合优化调度研究[D];天津大学;2012年
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