模糊优化方法在三峡梯级水库调度中的应用研究

论文摘要

梯级水库长期调度是一类复杂的多目标、多阶段决策问题,对持久发挥出水利枢纽的功能和综合效益具有举足轻重的作用。三峡梯级水库是一个多功能性梯级水库,在防洪、发电、灌溉、航运等诸多方面发挥重要的作用。要有效的解决三峡梯级水库这种多变量、多约束、多目标的长期调度规划问题,单纯依靠现有的优化方法尚不能取得理想的效果,有必要引入新的优化方法。在中长期水库优化调度中,存在着很多不确定信息。例如,长期径流预报要准确地预报出将来各个月份的来水流量很难,只能定性的确定来年是丰水年还是枯水年。三峡-葛洲坝梯级水利枢纽需要承担多个功能,多目标调度中多个目标之间可能是相互矛盾的,同时有些目标是无法度量的,决策者对目标之间的权重也是模糊。将模糊数学应用到水库调度中则可以更好的利用这些不确定性信息来制定更加符合实际情况的调度方案。另一方面,众所周知,稍微提升上限水位就会大大增加水库的发电量,所以可以在保证水库的安全运行等的前提下,适当提高水位上限以增加发电量。在模糊调度模型中,水库的最高蓄水位可以视为是一个模糊数,可以在设计值的周围进行扰动,这方面模糊调度模型要优于上限水位是固定的确定性水库调度模型。文中针对三峡水利工程的实际情况,分别对三峡单库长期调度、梯级多目标长期调度建立了模型,重点研究了模型的模糊求解算法,针对三峡历史数据编程进行了实例计算演示,并将研究成果应用到三峡-葛洲坝梯级调度决策支持系统中。文中设计的两个模型及其求解算法有其典型性,前者主要是对约束条件进行模糊化处理,而后者主要是针对目标进行模糊化处理。由于复杂性与精确性之间的矛盾,复杂系统会涌现许多模糊性现象,模型的求解问题也是这样。为了用数学方法处理好这些模糊现象,引入模糊优化方法有重要的意义。本文分别对水库调度中的约束条件和目标函数的模糊化处理作了初步的尝试,为以后更深入的研究奠定了基础,探索了一种行之有效地方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 水库调度的主要内容
• 1.3 水库调度的基本任务与基本原则
• 1.4 水库调度的研究现状及发展趋势
• 1.5 论文的主要内容
• 2 模糊优化方法
• 2.1 模糊数学基础
• 2.2 模糊集理论基本定理
• 2.3 模糊规划与优化
• 2.4 模糊方法在水库调度中的应用
• 3 三峡梯级水库概况及基本资料
• 3.1 三峡梯级水库简介
• 3.2 基本资料
• 3.3 梯级水库调度相关问题
• 4 三峡梯级水库模糊优化调度模型及其求解
• 4.1 单一水库发电调度模型
• 4.2 多水库发电调度模型
• 4.3 多目标发电调度模型
• 4.4 模型的模糊化处理
• 4.5 模糊优化模型的求解算法
• 4.6 程序设计与结果分析
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 附录2 攻读硕士学位期间发表的论文