两种多维动态规划算法在梯级水库优化调度中的应用.pdfVIP

水 利 学 报 2014 11 SHUILI XUEBAO 45 11 年 月 第 卷 第 期 0559-9350 2014 11-1327-09 文章编号： （ ） 两种多维动态规划算法在梯级水库优化调度中的应用 孙 平，王丽萍，蒋志强，纪昌明，张验科 102206 （华北电力大学 可再生能源学院，北京 ） 摘要：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。 关键词：梯级水库；多维动态规划；维数灾；运行时间；内存占用；李仙江流域 TV697.1 A 10.13243/ki.slxb.2014.11.008 中图分类号： 文献标识码： doi： 1 研究背景 随着我国流域梯级开发的日益推进，梯级水库优化调度研究正越来越受到人们的关注。流域梯 级水库联合优化运行是一个多变量耦合的复杂非线性规划问题，不仅需要考虑上下游水库之间的水 力、电力联系，还需要处理大量的约束问题，具有维度高、耦合性强、不确定性多等特征。目前已 有的优化调度方法在求解此类问题时，不仅各种约束条件难以处理，还存在着“维数灾”、早熟收敛 等问题。因此，传统的优化调度模型需要进一步寻求更高效的解决方法，以增强算法对梯级水库联 1 合优化调度问题的求解能力［ ］。 目前，常用的梯级水库优化调度模型求解方法主要有动态规划及其改进方法和智能优化算法两 类。动态规划算法是一种多阶段优化算法，具有全局收敛性，目前在单一水库优化调度计算中的应 2-6 7 用较为成熟［ ］，但“维数灾”问题使其在大型梯级水库优化调度计算中的应用受到很大限制［ ］，因此 8-9 众多学者都致力于降维方法的研究，但研究主要集中在各种动态规划的改进算法上［ ］，如离散微分 DDDP 10-12 DPSA 13 POA 14 动态规划（ ）［ ］、逐次逼近法（ ）［ ］和逐步优化法（ ）［ ］以及这些改进方法的组合等，而 多维动态规划算法在梯级水库优化调度中的研究应用甚少。动态规划的改进方法虽然在一定程度上 有效缓解了梯级水库优化调度中的“维数灾”问题，但作为代价也在