粗粒度并行自适应混合粒子群算法及其在梯级水库群优化调度中的应用

为了充分利用现今普及的多核配置计算机,提高大规模梯级水库群优化调度问题的求解效率,提出了梯级水库群优化调度的粗粒度并行自适应混合粒子群算法。该方法以自适应混合粒子群算法为求解基础,采用粗粒度并行设计模式,利用Fork/Join多核并行框架的分治策略,将其初始种群递归划分为多个子种群,平均分配到不同的内核逻辑线程中实现并行计算,并在各子种群优化结束后,合并优化结果集从而输出全局最优解。以澜沧江下游梯级水库群发电优化调度为例,利用该方法进行计算。结果表明,该方法能充分发挥多核配置的计算性能,在4核环境下最大加速比达到3.97,缩短计算耗时1 787.2 s,计算效率显著提高,为我国不断扩张的大规模梯级水库群优化调度提供了一种切实可行的高效求解途径。     

基于文化粒子群算法的水库防洪优化调度

针对水库防洪调度具有多约束、高维、非线性、不易求解的特点,在粒子群算法（PSO）的进化机制中引入文化算法（CA）,利用文化算法的信仰空间对粒子群的进化进行指导,建立了文化粒子群算法（PSO-CA）。该算法在种群空间中采用PSO算法,在信仰空间中利用从种群空间中提炼出来的群体经验所形成的形势知识对群体的“早熟”现象进行监视,利用规范化知识对粒子加以限定,提高了算法计算效率。实例验证,该算法能较好地克服粒子群算法易陷入局部最优的缺点,并加快其收敛速度,可以有效解决水库防洪调度问题。     

基于文化粒子群算法的水库防洪优化调度

针对水库防洪调度具有多约束、高维、非线性和不易求解的特点,在粒子群算法(PSO)的进化机制中引入文化算法(CA),利用文化算法的信仰空间对粒子群的进化进行指导,建立了文化粒子群算法(PSO-CA)。该算法在种群空间中采用PSO算法,在信仰空间中利用从种群空间中提炼出来的群体经验所形成的形势知识对群体的"早熟"现象进行监视,利用规范化知识对粒子加以限定,提高了算法计算效率。实例验证,该算法能较好地克服粒子群算法易陷入局部最优的缺点,并加快其收敛速度,可以有效解决水库防洪调度问题。     

基于Fork/Join多核并行框架的梯级水库群优化调度

为了满足大规模梯级水库群优化调度精细化管理需求,解决决策计算耗时长及求解效率低等困难,提出了基于Fork/Join多核并行框架的梯级水库群优化调度并行求解方法,并以离散微分动态规划方法并行化为例,给出了梯级水库群优化调度方法在Fork/Join框架下的并行化实现方式。红水河大规模梯级水库群长期发电优化调度测试结果表明,并行计算能够充分发挥多核处理器的加速性能,有效缩短计算耗时,提高求解效率;选择合理的Fork/Join框架规模控制阈值是充分发挥并行优势的关键因素。     

基于混沌算法的水库群联合优化调度

利用混沌算法全局搜索能力强、求解速度快的特点,将混沌优化算法运用到水库优化调度中,建立了水库群多目标优化模型,并提出交互式的多目标优化模型求解方法.该方法利用混沌优化算法生成满足约束条件的可行集,再采用交互式决策偏好的方法从非劣解集中寻找最佳权衡解;并对滦河下游水库群进行了实例研究.结果表明算法可行,成果合理,能为水库群的联合调度提供技术支持.     

基于混沌粒子群算法的水电站水库优化调度

介绍了混沌粒子群算法,并将其用于水库调度中,指出:混沌粒子群优化算法引入了混沌搜索机制,增加了粒子的多样性,扩大了搜索的范围,不仅保持了粒子群优化算法收敛速度快的优点,而且还增强了全局收敛能力,能避免陷入局部最优的情况,可以更好地解决水库优化调度的强约束、多阶段、非线性组合问题.     

基于混沌算法的水库防洪优化调度

由于水库防洪优化调度的常用优化方法存在不足,将混沌优化算法运用到水库防洪优化调度中,依据水库防洪最大削峰准则,建立了以最大削峰为目标的数学模型.根据混沌的迭代不重复性和遍历性,按照其"自身规律"不重复地遍历所有状态,利用混沌变量进行优化搜索,避免了陷入局部最优点,取得全局最优.将混沌优化算法运用到水库调度中,并与其他优化方法比较,结果表明混沌优化算法原理简单、计算方便、结果精度高.     

江苏盱眙县混联水库群防洪优化调度研究

随着我国河流防洪系统的不断完善,水库群联合防洪的作用逐渐显现,且计算机科学技术的飞速发展,使水库优化调度方案越发丰富。针对混联水库群的结构特征,考虑水库群的防洪能力、下游河道的安全泄量及河道洪水演进规律,建立了以最大削峰为目标的混联水库联合调度模型,并通过改进粒子群算法求解。以江苏淮安市盱眙县桂五水库—山洪水库—龙王山水库防洪调度系统为例,将20年一遇设计洪水和50年一遇设计洪水作为输入条件,计算结果显示,经优化调度后龙王山水库最大下泄流量较规程调度分别削减了10.4%、13.5%,且优化调度在一定程度上减小了水库最大占用库容,更有利于下游防洪对象的安全、水库自身的安全运行。     

梯级水库群联合优化调度算法研究综述

系统介绍了梯级水库群联合调度模型求解的常规优化方法和智能优化方法,其中常规优化方法包括动态规划法及其改进方法和大系统分解协调等方法,智能优化方法包括粒子群优化算法、遗传算法、差分进化算法等。在评述各种方法的基础上,给出了大规模水库群联合优化调度需要解决的问题:1模型系统求解的稳定性和求解效率的平衡问题;2考虑生态环境的多目标优化调度模式;3水库群优化调度模型描述方法;4优化模型输入和输出的不确定性问题;5机组高水头多振动区运行问题。同时,指出了智能优化算法的发展方向:1数学理论基础研究;2参数对算法结果的影响分析;3各种优化算法的改进与融合;4求解算法的并行计算和云计算技术。     

水库群防洪联合调度研究进展概况

近年来，国内外采用常规方法和系统分析方法对水库群防洪联合调度方案进行了研究，并取得了一定的成果。今后，应加强水库防洪联合调度的模型研究、耦合研究，同时加强调度系统的硬件建设。     

基于DPSA 的梯级水库群优化调度

动态规划法是一种求解多阶段决策优化问题的常用方法,在水库优化调度计算中应用广泛。该方法最大的缺陷就是用于水库群优化调度时易出现"维数灾"问题。逐次逼近动态规划法(DPSA)可以有效克服这一问题,它采用逐次迭代逼近的思想,将一个多维问题分解为多个一维问题求解。本文以水库运行模拟模型为基础,建立了基于DPSA的梯级水库群中长期优化调度模型,以汉江上游梯级水库群为研究对象,选取发电量最大为目标,对各水库库容进行离散,从而求解水库优化运行过程,其结果对于水库优化调度运行具有指导意义。     

乌江梯级水库群“2014.07”洪水防洪调度影响研究

选取乌江梯级水库群为研究对象,通过乌江"2014.07"洪水防洪调度的实例,分析探讨了乌江梯级水库调度对下游防洪影响程度。2014年7月,乌江流域4个主要防洪控制断面发生了20~150 a一遇洪水。经水库群联合调度,各水库还原后入库洪水的峰现时间比天然洪水提前约15~24 h,入库洪峰增加约13%~30%,水库削峰率约为31.3%~45.8%,思南、沿河、彭水、武隆等4个防洪控制断面20~150 a一遇洪水被削减到4~10 a一遇。分析结果说明乌江梯级水库群防洪调度效果较好,可以供乌江流域梯级防洪调度参考。     

金沙江梯级与三峡水库联合防洪调度研究

金沙江下游溪洛渡、向家坝梯级水库具有对川江沿岸重要城市和配合三峡水库对长江中下游进行防洪的双重防洪功能,如何科学划分金沙江梯级水库有限防洪库容、协调各防洪对象的调度方式,是溪洛渡、向家坝配合三峡防洪调度这一面向多区域防洪问题的关键科学问题。首先在金沙江溪洛渡、向家坝梯级规划设计防洪库容的基础上,按照所在河段防洪目标及配合三峡水库对中下游防洪的次序,探讨了川渝河段及长江中下游重点区域防洪对溪洛渡、向家坝梯级水库防洪库容的预留要求;进而分析了上、下游洪水遭遇类型及相关性,寻求针对不同区域防洪的库容共用空间,确定防洪库容分配方案;最后,分析了上游水库拦蓄方式对三峡入库洪水的影响,提出科学、合理、可行的金沙江溪洛渡、向家坝梯级配合三峡水库联合防洪的调度方式。分析认为,联合调度可有效减轻长江中游的防洪压力,经济效益显著。     

梯级水库群防洪系统的多目标洪水调度决策的模糊优选

本文将传统的优化技术与新发展起来的模糊集合理论有机地结合起来，针对洪水实际调度的特点，提出了一个切实可行的梯级水库群洪水调度决策的模糊优选模型，其特点是调度方案作为决策，水库的泄流过程作为状态，然后用模糊优选技术选择系统的洪水调度方案，最后，结合丰满－白山梯级水库的洪水联调实例进行了说明。     

苗家坝-碧口梯级水库汛期水位动态控制研究

本文将单一水库预泄能力约束法,推广到梯级水库汛期水位动态控制中,并建立了梯级水库汛期水位联合运用和动态控制模型,假定预报信息准确,在不降低下游保护对象的防洪标准的前提下,最大限度发挥梯级水库的兴利效益。以苗家坝、碧口水库为对象进行了实时调度模拟,其结果相比于原设计汛限水位动态控制方案,减少了弃水,且保证最大出库流量均在可控范围内,达到在不降低防洪标准的前提下提高梯级水库兴利效益的目的,大大提高了洪水资源利用率。     

基于同频率地区组成法的梯级水库联合防洪预报调度

在水库实际防洪预报调度过程中,洪水的自然特性直接影响其调度风险。为降低此风险,本文提出了基于同频率地区组成法的联合防洪预报调度模型。以最大防洪库容之和最小为目标,通过调洪演算得到由m种洪水组合与n个设计频率相结合的m×n种组合方案下的联合防洪预报调度和常规调度的调度风险指标。计算结果表明联合防洪预报调度相比常规调度降低了最高坝前水位与最大下泄流量,从而降低了调度风险,进一步针对联合防洪预报调度模型,应用动态规划法求得整个调度周期内的联合泄流调度方式。     

长江流域上游控制性水库群联合防洪调度研究

长江流域水系复杂,防洪对象分布范围广,控制性水库的防洪调度目标具有多元化、分布多区域特征,如何科学运用水库防洪库容,有序兼顾各区域防洪是流域控制性水库群联合防洪调度的关键。选取溪洛渡、向家坝与三峡水库组成的水库群为对象,基于大系统分解协调原理,先通过逐次分解各防洪区域对溪洛渡、向家坝两库预留防洪库容的要求,在结合区域间洪水遭遇关联性分析的基础上,提出两库防洪库容在协调川江与长江中下游两区域防洪中的分配方案;同时对三峡水库的防洪调度方式深入优化,提出适当扩大对城陵矶防洪补偿库容分配方案。研究成果表明,联合调度方案可进一步减少长江中下游分洪量,对于提高整个流域防洪减灾水平,完善长江流域库群防洪调度体系具有重要意义。     

梯级水库防洪标准选择的方法体系分析研究

在给出梯级水库和梯级水库群的定义基础上,对水库防洪标准的含义进行了分析,比较了国内外防洪标准的异同,指出了其不足。根据梯级水库防洪标准选择的主要影响因素和特性,提出其选择的3种方法体系:继承与完善——基本体系、创新与确立——决策体系和继承与创新——基本与决策混合体系,对3种方法体系的内涵和要求进行了分析研究,初步探讨了如何统筹考虑河流梯级水库群的设计洪水标准、保证梯级水库群的防洪安全问题。