梯级水库群多目标优化调度与决策方法研究

【摘要】在能源短缺、节能减排的大背景下,我国流域水电能源开发的力度增强,步伐加快,大型流域水库群规模越来越大,其联合运行调度问题也越来越复杂。一方面,梯级水库上下游之间存在复杂的水力和电力联系(约束复杂),以及受入库径流的不确定性的影响,水库群优化调度的理论研究与实际应用存在一定的差距；另一方面,随着人类生活水平以及认识的提高,对大型水利枢纽的综合利用需求也日益增强,而不同调度目标之间又存在一定的竞争与冲突关系,传统的水库优化调度理论与方法应用于新时期水库群优化调度问题求解时存在一定的局限性,无法适应水库群多目标调度、综合效益最大化发挥的新需求,亟需研究水库群优化调度的新的理论与方法。围绕水电能源大开发下梯级水库群多目标联合调度运行以及不同调度目标非劣解方案决策问题,以水库群长期综合效益最大为目标,结合系统工程理论、智能优化方法、多目标优化与决策理论,从中长期入库径流预报、单目标优化调度、水沙多目标优化调度与决策等多方面对梯级水库群联合运行调度问题展开了深入研究,并取得了一些具有理论意义和工程应用价值的研究成果。全文取得了如下的主要研究成果：(1)水电站水库中长期组合入库径流预报方法研究。首先以自回归滑动平均模型、最近邻抽样回归模型、人工神经网络模型为基础构建了水电站水库入库径流预报模型,在相关模型参数率定之后,以相关指标验证了所建模型的合理性与可靠性；以之为基础,并结合月入库径流的周期性、年内不均匀性特征建立了基于支持向量机的月径流分月组合预报模型,继而以平均相对误差、确定性系数为评价指标搭建入库径流预报精度评价模型；以龙盘水电站水库月入库径流预报的应用效果表明组合预报模型在降低了单一预报模型不确定的同时,取得了更高的预报精度,验证了所构建模型的合理性与优越性。(2)梯级水库群优化调度方法研究。结合混合蛙跳算法良好的全局寻优性能以及免疫克隆选择算法较好的局部搜索能力两方面的优势,提出了免疫蛙跳算法并给出了相应的求解流程；同时针对梯级水库群之间的水力、电力联系,为提高智能优化方法在求解水库群优化调度问题时的寻优效率,给出了水库群优化调度问题的可行域构建方法以及初始解生成方法。分别以梯级水库群中长期优化调度、短期优化调度为例,结合相应常规优化方法,验证了免疫蛙跳算法在求解梯级水库群优化调度问题上的可行性、优越性。(3)基于数据挖掘的梯级水库群优化调度研究。以梯级水库群确定性优化调度最优运行过程为计算资料,首先构建了由时间因子、空间因子、能量因子、决策变量组成的运行样本集,继而选用粗糙集方法筛选出各月调度函数决策变量及影响因子,最后选用支持向量机方法为拟合调度函数,并结合调度函数长系列模拟运行中关键问题的分析给出了数据挖掘方法在梯级水库群隐随机优化调度的应用流程,以金沙江中游梯级水库调度函数提取为例验证了方法的合理性与优越性,为梯级水库群寻找调度规律、拟定联合调度规则提供了新的思路。(4)梯级水库水沙多目标优化调度研究。针对多沙河流梯级水库长期兴利与排沙减淤之间的矛盾,以一维泥沙冲淤计算模型为基础,首先构建了梯级水库群水沙多目标优化调度模型；考虑到传统水沙联合调度问题通常采用水库调度和泥沙冲淤计算松耦合计算思路的不足,结合多目标动态规划迭代算法,提出了逐次逼近动态规划和多目标动态规划迭代算法相结合的梯级水库水沙联合调度降维求解算法；针对水沙冲淤计算不满足动态规划无后效性且计算时间较长的特点,转换求解思路,以泥沙淤积量为基本目标,发电量为约束目标,并给出了相应的求解流程。最后以三峡水库为例,给出了基于多目标动态规划迭代算法的水沙非劣解集,验证了求解方法的合理性和有效性。(5)水库水沙多目标优化调度方案决策方法研究。针对传统TOPSIS决策方法未考虑指标间相关性以及赋权方法单一的不足,首先构建了基于马氏距离的TOPSIS多属性决策方法,并给出了主客观组合赋权方法；继而建立了水库水沙联合调度方案评价指标体系,并分析了相关指标的计算方法以及指标间的相关性；最后以三峡水库水沙调度非劣解集方案优劣排序为例,得到了待评价方案集的方案排序结果以及最优均衡解方案,实例对比验证了所建立水沙调度方案评价模型及求解方法的合理性。
【作者】李继伟；
【导师】纪昌明；
【作者基本信息】华北电力大学，管理科学与工程，2014，博士
【关键词】梯级水库群；优化调度；混合蛙跳算法；水沙多目标优化调度；多目标调度方案评价；

【参考文献】
[1]王帅旗.船舶驾驶室布置人机工程设计及其应用[D].哈尔滨工程大学,机械设计及理论,2012,硕士.
[2]曹雪菲.纳米改性液体电介质绝缘特性及其内部空间电荷的测量研究[D].重庆大学,电气工程,2014,硕士.
[3]廖天军.两类温差热电混合发电系统性能特性的研究[D].华侨大学,电子科学与技术,2014,硕士.
[4]廖婷.油茶自交不亲和性初步研究[D].中南林业科技大学,经济林,2013,硕士.
[5]何继伟.A公司主楼弱电工程项目的质量管理研究[D].山东大学,项目管理（专业学位）,2012,硕士.
[6]廖群山,胡华,林建平,刘中良,穆献中.四川盆地川中侏罗系致密储层石油勘探前景[J].石油与天然气地质,2011,06:815-822+838.
[7]郝爱博.我国房地产税税制优化及其税收效应分析[D].北京交通大学,2015.
[8]叶勇,谭凤仪,卢昌义.土壤结构与光照水平对秋茄某些生长和生理参数的影响[J].植物生态学报,2001,01:42-49.
[9]孟悦礼.金川镍铜富矿选矿降镁难易程度探说[J].有色金属(选矿部分).1996(04)
[10]罗小莉.乡镇中学英语学习者自主学习与学业成绩的相关性研究[D].西南大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[11]刘宗敏.高填方的覆土波纹钢板圆管涵力学性能试验研究[D].北京交通大学,2014.
[12]陈伟东.激光焊接小孔内部三维可压缩金属蒸汽/等离子体动力学数值模拟[D].华中科技大学,材料加工工程,2013,硕士.
[13]徐蓓春.个性化小学作文教学初探[D].华东师范大学,教育,2002,硕士.
[14]常珊珊.元模型建模技术及其应用[D].江南大学,计算机软件与理论,2012,硕士.
[15]刘晓.船舶主动力系统监测实用技术研究[D].大连海事大学,轮机工程,2013,硕士.
[16]田鹏.关于模形式傅里叶系数的计算[D].南京大学,基础数学,2014,博士.
[17]孙荣富,程林,孙元章.基于恶劣气候条件的停运率建模及电网充裕度评估[J].电力系统自动化,2009,13:7-12+88.
[18]苏道军.980nm半导体锁模激光器及808nm半导体激光器阵列的研究[D].华侨大学,物理学,2014,硕士.
[19]王浦.鹤岗新岭煤矿绿色矿山建设战略研究[D].中国地质大学（北京）,公共管理,2013,硕士.
[20]宋春艳.核壳结构掺杂ZnS纳米颗粒团簇的制备与光谱学性能研究[D].浙江大学,材料科学与工程,2014,硕士.
[21]陈刚,王超,周波.电力营销决策支持系统的设计[J].电瓷避雷器,2003,05:43-48.
[22]葛亮亮.软件接收机中同步技术研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[23]杨亚军.南阳蒙古族玉石行业变迁研究[D].贵州财经大学,中国少数民族经济,2013,硕士.
[24]杨俊锋,董丕明.商业智能系统的设计与实现[J].大连铁道学院学报,2002,01:87-90.
[25]杨占宝.黄河三角洲地震地质特征研究[D].中国海洋大学,地质工程,2003,硕士.
[26]刘涛.GD电力局员工绩效管理研究[D].湖南师范大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[27]陈长园.基于项目的学习促进学生有效合作的个案研究[D].华中师范大学,现代教育技术,2014,硕士.
[28]侯东杰.块循环矩阵的推广[D].宁波大学,应用数学,2014,硕士.
[29]王金兰.石墨烯纳米带的切割机理与可控制备[A].中国化学会.中国化学会第十二届全国量子化学会议论文摘要集[C].中国化学会:,2014:1.
[30]李晓菲.无线通信网络自适应功率控制的算法研究[D].北方工业大学,自动化,2013,硕士.
[31]姚婕.非婚同居问题的法律思考[D].西南政法大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[32]陈海波.低阶煤兰炭干馏炉热工特性研究及工艺参数优化[D].西安建筑科技大学,材料加工工程,2013,硕士.
[33]王敏华.高压直流输电系统的次同步振荡分析与控制器设计[D].西南交通大学,检测技术与自动化装置,2014,硕士.
[34]刘欣媛.多模态在大学综合英语教学中运用的实证研究[D].四川外国语大学,英语语言文学,2014,硕士.
[35]韩俊华.双凹摩擦摆支座的非线性振动及在大跨结构中的影响分析[D].兰州理工大学,结构工程,2013,硕士.
[36]周洪.泸州市城乡基本公共服务均等化实证研究[D].西南交通大学,行政管理,2013,硕士.
[37]张明星.济南市社区体育文化建设现状与发展对策研究[D].山东大学,体育教学（专业学位）,2013,硕士.
[38]杨洁.多元化、外部融资约束和内部资本市场效率关系研究[D].浙江财经学院,会计学,2013,硕士.
[39]浙江省教育厅高校管理干部赴美培训团,施建青.美国高校对建设研究型大学的启示——以浙江工业大学为例[J].高教与经济,2012,04:1-5+8.
[40]王光凯.甚低频电磁法在内蒙古赤峰浅覆盖区萤石矿产勘查中的应用[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2013,硕士.
[41]吕雅菲.北京市发展低碳经济的问题与对策研究[D].首都经济贸易大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[42]金圣凯.青海大场金矿地质特征及成因探讨[D].吉林大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[43]姚鹏.6061铝合金热变形及时效行为研究[D].燕山大学,材料工程,2013,硕士.
[44]王林涛.盾构掘进姿态控制关键技术研究[D].浙江大学,机械电子工程,2014,博士.
[45]郭洪江.XGL50装载机液压系统热平衡问题的研究[D].吉林大学,机械电子工程,2004,硕士.
[46]长安,潘清波.多微机异步电动机变频调速矢量控制系统[J].冶金自动化,1988,05:2-6.
[47]林键.碳硫分析仪CS-444的气体压力控制技术[J].冶金自动化,2004,06:60-62.
[48]李龙海.观念摄影的形成与发展[D].吉林大学,艺术设计,2014,硕士.
[49]陈小双.价值工程在汽车制造企业低碳生产中的应用研究[D].北方工业大学,企业管理,2014,硕士.
[50]于妮.国际信托投资业的最新立法趋势及其对策研究[D].大连海事大学,国际法学,2004,硕士.