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改进二进制粒子群算法在梯级水电站AGC中的应用研究

作　者: 肖文
导　师: 周建中
学　校: 华中科技大学
专　业: 系统分析与集成
关键词: 梯级水电站 AGC 二进制粒子群算法机组组合负荷分配
分类号: TV737
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要

随着我国水电能源建设的不断发展,主要流域已相继形成梯级规模。为了发挥梯级水电站防洪、发电、灌溉、航运等巨大的社会效益和经济效益,梯级水电站联合运行和优化调度已成为学术和工程界研究的热点,其中,梯级水电站自动发电控制(梯级AGC)作为梯级水电站优化运行的重要内容,一直被研究者广泛关注。近年来,随着水电站装机容量和装机台数的不断增加,以前针对中小流域梯级和中小型水电站AGC的优化算法已经无法满足当今大型流域梯级及其水电站厂内AGC工程实际的要求。尤其是在解决高维数、多目标、非线性、强耦合、离散的梯级水电站联合AGC问题时,传统的算法比如等微增率算法、动态规划算法、遗传算法等都在实际工程应用中受到限制,如计算时间长、计算工作量大、计算所需内存容量大等时空效益问题,算法存在维数灾,且易陷入局部收敛等。随着二进制粒子群算法的广泛应用,其在解决离散组合优化问题方面的优越性日益显现。为了解决大型梯级水电站AGC的机组组合、负荷分配等优化问题,本文在二进制粒子群优化算法的基础上,引入动态惯性权重因子,提出了改进的二进制粒子群算法,取得了一些具有理论意义和实际应用价值的成果,部分研究成果成功应用于三峡梯级水电站联合优化调度决策支持系统工程实践。主要的研究工作及创新成果如下:(1)针对梯级水电站AGC机组组合、负荷分配优化问题的高维、离散、复杂非线性的特点,以及梯级水电站运行的安全性、经济性、实用性要求,提出了一种改进的二进制粒子群算法。该算法不仅能避免常规动态规划算法的维数灾问题,而且有效克服了迭代初期局部搜索和迭代后期全局搜索能力较弱的缺点,此外,通过引入一种新的种群更新机制,在保持种群多样性的同时提高了算法的全局寻优能力。将该算法应用于三峡梯级水电站AGC实例,计算结果表明,算法在求解时体现出良好的优化性能,时空代价低,计算精度高,为梯级水电站尤其是大型水电站的优化问题提供了一种有效手段。(2)在求解梯级水电站AGC数学模型的过程中,除了考虑电力平衡约束、备用容量约束、机组出力约束、机组开停机时间约束外,还充分考虑了机组检修计划、机组躲避汽蚀振动区等,在满足负荷最优分配的同时避免机组频繁开停机。躲避汽蚀振动区可以避免电站机组经常处于低效率区运行,避免频繁开停机不仅可以节省开停机耗流量,也可以大幅度减少机组的磨损程度,确保各电站机组在设计水头范围内安全稳定运行。(3)针对具有较强调节能力的水电站,其负荷经济分配计算时选取的发电水头一般采用初始时段的发电水头,后续时段的发电水头保持不变,称之为定水头负荷优化分配。而对于径流式水电站,其上下游水位与上游来水和下泄流量相关,在水电站运行的各个时段是变化的,因此传统的定水头负荷优化分配计算方法不再适用。于是本文提出了变水头负荷优化分配方法,不仅适用于径流式水电站,也适用于调节能力小的水电站。该方法为制定水电站日发电计划提供了有效的解决方案。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-14
  1.1 引言  10
  1.2 研究主要目的和意义  10-11
  1.3 国内外研究现状  11-12
  1.4 论文研究的主要内容  12-14
2 二进制粒子群优化方法研究  14-24
  2.1 粒子群算法的产生与发展  14-15
  2.2 二进制粒子群算法的基本理论  15-18
  2.3 改进二进制粒子群算法（IBPSO）  18-24
3 改进二进制粒子群算法在梯级AGC 中的应用  24-49
  3.1 自动发电控制概述  24-25
  3.2 梯级AGC 的基本内容和求解方法  25-30
  3.3 改进二进制粒子群算法在厂内AGC 中的应用  30-37
  3.4 改进二进制粒子群算法在厂间AGC 中的应用  37-41
  3.5 实例计算与结果分析  41-49
4 三峡梯级AGC 系统软件设计与开发  49-64
  4.1 系统设计目标  49-50
  4.2 系统开发环境  50-51
  4.3 数据库分析与设计  51-55
  4.4 系统设计与实现  55-64
5 总结与展望  64-66
  5.1 总结  64-65
  5.2 问题与展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-72
附录A 攻读学位期间参加的科研项目  72-73
附录B 攻读学位期间发表的论文  73

改进二进制粒子群算法在梯级水电站AGC中的应用研究

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