基于能量准则的混联水库群防洪优化调度方案生成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于能量准则的混联水库群防洪优化调度方案生成方法，所述方法包括：选择混联水库群以及对应下游保护对象；进行粒子群编码；设置混联水库群中各个水库的约束条件；计算第一代粒子群中各粒子的适应度值；采用基于衰减余弦曲线惯性权值的粒子群算法进行迭代循环并更新粒子；计算新一代粒子群中各粒子的适应度值直至满足优化条件输出混联水库群防洪优化调度方案。本发明专利技术采用基于衰减余弦曲线惯性权值的粒子群算法，克服了现有粒子群算法容易陷入局部最优的缺点，增强了全局和局部搜索能力，最终得出的水库群防洪优化调度方案，在保证下游安全的情况下，大幅度减少了防洪水库群调用的流量，大大降低了防洪风险。险。险。

【技术实现步骤摘要】
基于能量准则的混联水库群防洪优化调度方案生成方法


[0001]本专利技术属于水利工程
，尤其涉及一种基于能量准则的混联水库群防洪优化调度方案生成方法。

技术介绍

[0002]我国洪水灾害具有突发性、多发性以及不确定性，其对人类生存与发展的威胁程度比较严重，尤其超标准洪水带来灾害更加无法估量。防洪工程体系需要针对水库工程制定相应的调度方案，然而在联合防洪实时调度中，受到较多因素的影响，水库群涉及的要素更多，特别针对混联水库群，关联更为复杂。
[0003]由于系统的复杂性及紧密关联性，采用优化理论进行规律识别，往往造成调度决策存在较大的优化空间，同时“维数灾”问题始终是困扰水库群联合调度问题的一大难题，一个重要原因是水库群联合调度理论和物理机制较为薄弱。
[0004]另外通过在求解混联水库群防洪优化调度模型时发现，标准粒子群算法当惯性权值设置较大时，粒子群算法对未来的探索空间搜索能力增强，但是局部细部搜索能力较弱；标准粒子群算法当惯性权值设置较小时，算法的局部搜索能力较强，而搜索新空间能力减弱。针对该缺点，Berhart an本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于能量准则的混联水库群防洪优化调度方案生成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：选择混联水库群以及对应下游保护对象，根据水库以及水库区间洪水过程长度确定防洪调度周期，设共有n个水库，以i为代表水库编号的变量，i＝1，2，
…
，n，将调度周期划分为T个时段，以t为代表时段变量，t＝1，2，
…
，T；步骤2：进行粒子群编码，将各时段的水库群出流流量作为决策变量进行编码，编码的长度等于决策变量的个数，设置群体规模，水库群各水库出流流量组合形成一个粒子，第一代粒子群包括M个粒子，以m为代表粒子数量的变量，m＝1，2，
…
，M,由随机产生的混联水库群出流过程组成初始种群即初始解：QQ
m
＝(qq1,qq2,
…
,qq
i
,
…
,qq
n
)qq
i
＝(q
i,1
,q
i,2
,
…
,q
i,t
,
…
,q
i,T
)式中：m为代表粒子数量的变量，M为粒子总数，i为代表水库编号的变量，n为水库总数，t为代表时段变量，T为时段总数，QQ
m
为各时段的水库群出流流量组合，qq
i
为第i个水库各时段的出流流量组合，q
i,t
为第i个水库t时段出流流量；步骤3：设置混联水库群中各个水库的约束条件，包括水量平衡约束、泄流能力和水位约束、马斯京根法流量演算约束以各水库相邻调度时段水位变幅约束；步骤4：采用混联水库群系统重力势能最小作为优化目标，根据适应度函数计算第一代粒子群中各粒子的适应度值，适应度值最小的对应全局最优解，各粒子当前为局部最优解，所述适应度函数为：式中：V
i,t
为第i个水库第t时段水库库容，i为水库编号，n是水库总数，T为时段总数，ρ为水密度，g为重力加速度，H
i,t
为第i个水库第t时段水库库容V
i,t
所对应的水面高程，H
保护断面
为保护断面对应高程，F为适应度值；步骤5：采用基于衰减余弦曲线惯性权值的粒子群算法更新粒子的位置和速度，在粒子群算法优化过程中，采用衰减余弦曲线惯性权值ω，其值随算法迭代的进行而成周期性减小，粒子群算法更新公式为：小，粒子群算法更新公式为：其中惯性权值ω更新公式为：ω
k
＝(ω
max
‑
ω
min
)
·
|(cos(a
·
k
·
Δt)e
b
·
k
·
ΔT
)|+ω
min
式中，ω为惯性权值，a为余弦周期参数、无量纲，b为指数衰减参数、无量纲，k为粒子群迭代次数，ΔT为步长参数、无量纲；由此得到k代粒子群第m个粒子局部最优个体，设该个体对应编号为x1：则其适应度值为：对应的局部最优解为：
以及得到k代粒子群全局最优个体，设该个体对应编号为x2：则其适应度值为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张忠波，耿思敏，姜晓明，何晓燕，张双虎，任明磊，赵丽平，王刚，
申请(专利权)人：水利部发展研究中心，
类型：发明
国别省市：