用动态规划神经网络模型研究多水库系统的水量分配(上)

为了分析多水库系统中两座水库之间灌溉用水的分配问题，建立了基于动态规划的神经网络模型。为了研究从一座上游水库取水在下游两座水库之间进行水量分配的问题，提出了3个状态变量和4个决策变量的改进的动态规划算法。采用神经网络模型，用3个状态变量动态规划算法得出调度原则。就所研究的多水库系统实例来说，新的动态规划神经网络模型的性能很好，将该模型的性能与临时凑合的标准调度原则和以前推荐使用的约束动态规划神经网络模型进行了比较。     

水库群防洪系统优化调度模型及应用

本文以澧水流域中上游江垭、皂市及宜冲桥3个水库及其下游河道防洪系统联合优化调度问题为背景，建立了基于河道洪水演进方程与多目标离散微分动态规划的水库群防洪系统多目标优化调度模型，给出了一种离散微分动态规划与马斯京根洪水演进相结合多目标优化算法.经计算分析，结果满意.     

水库调度——目标函数选择

前言在过去十年中,人们应用包括从模拟到最优化的数学技术对水库调度进行了研究。由于水库调度要进行连续判断和解非线性方程,所以一般采用动态规划方法(简称 DP法)。DP 法存在的主要缺点是维数问题。为了选择四座水库系统每小时调度方案,Larson 和 Keckler 应用增态 DP 法,使四座水库的日运行费用最省。将水库看作 DP 状态,Meredith 用离散微分 DP 方法求得了串联水库的泄水方案。因大部分水库是多目标服务(如:发电,防洪和供水)水库,所以要求有多目标的水库调度模型变得更加突出。为了寻求单座水库的月放水方案,Tauxe 等     

综合利用水库水量水质统一调度模型

水库水量水质统一调度是水资源可持续管理的一项重要内容。本文以河北省洋河水库为例，建立了引水、供水、灌溉、防洪等综合利用的水库水量水质统一调度大系统多目标分解聚合模型，给出了变动惩罚系数多维多目标离散微分动态规划与自优化模拟技术相结合的兴利调度方法、变罚系数离散微分动态规划防洪调度模型和水库富营养化模拟算法。     

基于河流生态健康的水库调度研究

本文选取基流比例法对河道内生态需水量进行计算,并以水库蓄水量为状态变量,放水量为决策变量,以发电量最大、缺水量最小和满足河道内生态需水为目标,考虑约束条件等建立不同来水情况下水库调度的多目标动态规划模型,并以陕西省石头河水库为例,在满足调度准则的前提下,研究调度模型的求解方法,从而维护河流的生态健康,实现人水和谐的可持续发展。     

两种多维动态规划算法在梯级水库优化调度中的应用

针对目前大多数改进动态规划算法和智能优化算法应用于梯级水库联合优化调度模型求解时的非全局收敛问题,给出了状态组合遍历和多层嵌套两种多维动态规划算法的求解模式,并从程序复杂度、内存占用以及运行时间等方面对两种方法进行了对比分析,以李仙江流域三库梯级系统为研究背景进行实例计算,得出嵌套结构多维动态规划算法在程序复杂度和内存占用量方面要优于组合遍历多维动态规划算法,但在运行时间方面有所不足的结论。为提高嵌套结构多维动态规划算法的计算效率,将其与并行计算相结合,实例计算表明,并行计算能在一定程度上缓解其运行时间长的缺陷。     

并联供水水库解析调度规则研究Ⅱ：多阶段模型与应用

水库调度多阶段决策问题最优策略与多个两阶段决策问题最优策略组合,两者之间的一致性问题是两阶段调度模型应用于实际水库调度问题的瓶颈。为此,本文建立了并联供水水库系统调度规则优选的模拟-优化模型,该模型将多库两阶段调度模型作为子模型进行模拟,优化多库两阶段调度模型的时序参数,采用多种群混合进化的粒子群算法PMSE-PSO进行参数优选。辽宁省碧流河水库与英那河水库联合调度的4种调度规则组合方案的对比成果表明,新的供水调度规则具有一定合理性与有效性,结果优于限制供水规则和参数式规则组合的并联水库系统联合调度规则。     

基于长期与中长期嵌套的水库优化调度

为解决水库优化调度过程中时间尺度不同而导致的水库综合效益不高的问题,以防洪与兴利为目标,将水库长期优化调度与中长期优化调度进行嵌套,建立水库多目标优化调度嵌套模型。其中,多目标问题通过约束法将防洪目标转换为硬性约束后,再转化为求解发电量最大值的单目标问题。算法方面,综合对比后确定长期优化调度采用动态规划算法求解、中长期优化调度采用遗传算法求解。为验证嵌套模型的优化效果,以澄碧河水库为例,进行水库优化模拟调度。结果表明:在满足防洪目标的前提下,嵌套模型优化调度方案相较于长期优化调度方案和实际调度方案效益均更高,验证了嵌套模型在水库优化调度问题中的优越性。     

三峡梯级水库调度仿真及实现——给定葛洲坝水库出库流量优化模型

针对三峡梯级电站短期日优化调度问题,按实际需要研究开发了三峡梯级水库优化调度系统;采用动态规划(DP)算法针对给定葛洲坝出库流量寻求发电效益最大的模型编制程序进行求解,并且在此系统中对其进行仿真实现,取得了较为满意的效果.     

权衡供水与发电目标的水库调度建模及优化

以供水水库为研究对象,考虑了水库的供水、发电目标及两目标的权衡,构建了供水计算、发电计算和多目标计算等三个模型,并分别通过二次规划、混合整数线性规划、非线性规划对三个模型进行优化求解。研究涉及高维性、非线性、多目标在内的水库优化调度问题求解难点。以某两水库调度问题为例,应用优化软件LINGO高质高效求解,为以供水与发电作为主要目标的水库调度问题求解分析提供了示范。     

串联库群长期调度的分解法

本文介绍一种为 n 个串联水库水电站系统确定周调度策略的方法。此法考虑了河川径流的随机性。其要点是把具有 n 个状态变量的随机型菲线性的优化问题改写为用动态规划法求解 n-1个具有两个状态变量的优化子问题。用此法得出第 i 水库的放水量策略是该库蓄水最及其下游所有水库的蓄能总量的函数。现已将此法应用于四库水电站系统,并将所得结果与真正的最优调度解进行了比较。     

基于差分进化算法的水库防洪优化调度研究

由于影响和制约因素众多,水库防洪优化调度方案的制定是一个非常复杂和有相当难度的课题。本文以最大削峰为目标,基于差分进化(DE)算法建立多约束的水库防洪优化调度模型,给出了水库防洪优化调度问题的DE算法的求解步骤。将该算法应用于潘家口水库防洪优化调度实例问题的求解,求解结果与动态规划和粒子群算法的求解结果进行比较。该算法应用于水库防洪优化调度,可以充分发挥水库的防洪调节能力,确保水库自身以及下游防洪对象的安全,为水库提供合理有效的优化调度方案。     

动态规划在水资源配置中的应用

动态规划是一种多阶段决策过程,主要用于解决多目标决策问题,以使系统运行整个过程的总效果最优.这个性质非常适合于水资源系统的动态特征.水资源调度分配的重要性体现在以最小的投入获得最大的收益.通过算例,给出了水资源调度分配的动态规划模型,按经济最优性原则进行水资源分配,得出了使经济效益达到最优的方案.     

复杂水库群供水和调水系统优化调度方法研究

以D市复杂水库群供、调水系统为背景,针对常规建模方法存在的状态可行域过大、决策变量与状态变量逻辑关系复杂等缺点,提出了直接以调度决策核心变量为基础分别构建"无源水库",建立基于"无源水库"的水库群供、调水系统优化调度动态规划模型。针对动态规划几种降维方法普遍存在的对初始状态依赖性强的问题,提出了全域变廊道降维搜索算法,保证在任意初始状态下,优化调度计算结果均能稳定逼近全局最优解。将水库群供、调水系统优化调度建模求解新方法与经典动态规划方法的计算结果进行对比,调度结果和计算效率都明显优于后者,证明了该方法的适用性和可靠性。研究成果对于系统实时调度具有重要意义。     

多目标水库群调度的性能评价模型

阐述了流域系统中多目标水库群调度的性能评价模型的建立过程。提出的方法可用来计算每座水库为满足不同目标所分配的泄水量,制定河流强制泄流量的合理分配方案,并进行多目标调度系统性能评价。引入系统性能指标(SYSPI)来衡量系统整体性能。采用与模拟模块相关联的一种搜索算法实现SYSPI的最大化。介绍了该方法在印度讷尔默达河水系水库群中的应用情况。     

串联供水库群优化调度的模糊规划模型

针对随机动态规划在解决多个水库联合优化调度时存在“维数灾”问题,尝试基于模糊集理论来解决该优化调度问题。以4个串联供水水库系统为例,目标为各供水片区最小的缺水率最大,将水库的入流过程视为模糊集,而需水过程视为确定性的,建立了模糊规划模型,并引入可靠度和满意度对优化调度结果进行评价。实例分析表明,该模型既可以刻画入流的不确定性,又可以简化问题,具有一定的实用性。     

基于动态规划方法的最优配水问题研究

动态规划是一种多阶段决策过程,主要用于解决多目标的决策问题,以使系统运行的总效果最优。水资源配置的重要性体现在以最小的投入获得最大的收益,基于动态规划方法的水资源配置研究有重大的现实意义。通过算例,给出了水资源调度分配的动态规划模型,按经济最优性原则进行水资源分配,得出了使经济效益达到最优的方案,结果验证了动态规划方法在解决具有最优解的实际应用问题中的有效性。     

区域水资源调度-分配迭代优化模型

在对水资源系统组成和结构分析的基础上,运用大系统优化理论建立了区域水资源系统多目标优化配置数学模型,包括水源优化调度、水量优化分配和调度分配迭代3个子模型。水源优化调度模型的求解采用轮库迭代方法和动态规划方法,水量优化分配模型的求解采用大系统分解协调中的D-W分解原理。对江苏省连云港市区水资源优化配置问题进行了研究,建立并求解了优化配置模型,结果表明,该市各区在2020规划水平年工业、农业、生活和环境部门都将出现不同程度的缺水情况。     

贺龙水库洪水预报和水库调度系统

根据贺龙水库流域的水文特征、水库调度的要求，应用新安江模型、水库优化调度及动态规划等，对贺龙水库入库洪水预水库调度进行研究。     

基于动态规划与模拟退火算法的河-湖-梯级泵站系统水资源优化配置研究

提出了具有多决策变量的河-湖-梯级泵站系统水资源优化配置动态规划数学模型,以各区间缺水量(弃水量)的平方和最小为目标函数,各阶段的湖泊蓄水量为状态变量,各阶段抽水入湖量、湖泊放水量为决策变量。以南水北调长江-洪泽湖段调水工程为例,针对状态变量离散点少、决策变量可行域大且离散点多的特点,采用基于动态规划与模拟退火相结合的混合算法(DP-SA)对该模型进行计算,结果表明:采用该模型进行优化调度,不但可以提高供水保证程度,而且可以减少系统的总抽水量,降低供水系统运行成本;通过与动态规划逐次逼近法(DPSA)进行比较,可以得出混合算法在求解此类问题方面具有计算结果好、收敛速度快等优点。