库群长期优化调度的多核并行禁忌遗传算法 Multi-core parallel tabu genetic algorithm for long-term optimal operation of hydropower system.pdfVIP

水 利 学 报 2012年 11月 SHUILI XUEBAO 第43卷 第 11期 文章编号 ：0559—9350(2012)11-1279—08 库群长期优化调度的多核并行禁忌遗传算法 刘本希，廖胜利，程春田，武新宇 (大连理工大学 水利工程学 院，辽宁 大连 116024) 摘要：针对库群长期优化调度求解效率低下、实用性差等问题，提出了多核并行禁忌遗传算法。该算法利用遗传算 法适应性强、运算简单等优势，采用多种群计算方式保持种群多样性 ，以提高算法的全局收敛能力；在子种群进化 过程中应用单向环迁移拓扑模型进行信息交换，以增强算法收敛能力；结合子种群间求解独立的特点，引入多核并 行计算策略，并使用禁忌有哪些信誉好的足球投注网站思想避免重复计算适应值，提高了算法的求解效率。红水河流域 10座水电站的计算 结果表明，该算法可以显著缩短计算时间，获得 良好的调度方案，是求解库群长期优化调度的一种有效方法。 关键词：水库群；长期优化调度；遗传算法；多核并行；禁忌有哪些信誉好的足球投注网站 中图分类号：TV697 文献标识码 ：A 1 研究背景 库群长期优化调度是一个高维 、多阶段 、非线性和强约束的问题…。近年来 ，随着我国水电规模 的扩大和精细化管理要求不断提高 ，对长期优化调度的计算效率和求解质量有越来越高的要求 ，更 进一步加剧 了系统求解的复杂性。目前常用的方法如：线性规划 、动态规划 和逐步优化算法 等 在求解大规模库群 问题时由于收敛速度过慢、面临 “维数灾”、占用内存大等原因而受到限制。因此 探索新 的方法以适应库群优化调度问题的动态发展需求具有重要意义 。 遗传算法(GeneticAlgorithm，GA)是一种随机智能优化方法，不但具有 自组织、自适应、自学习 性等特点，同时因其适应性强、鲁棒性好、运算简单及无可微限制等优势，已在水 电优化调度中得 到了广泛的研究和应用 。常规GA容易 “早熟”而陷入局部最优解 ，而改进算法虽然能在一定程度上 解决 “早熟”问题 ，但在求解大规模多变量任务时，由于有哪些信誉好的足球投注网站空间急剧增加 ，求解效率和求解质量难 以满足工程需求。并行计算是提高问题求解效率的一种可行方案，然而传统的基于集群的并行计算 方式受到环境搭建、网络速度及通信安全等影响，并行实现及计算效率受到限制 。本文结合近年来 快速发展的多核并行技术 以及禁忌有哪些信誉好的足球投注网站策略 ，提出了基于多核并行的禁忌遗传算法 (Multi—core ParallelTabuGeneticAlgorithm，MPTGA)对库群长期优化调度进行求解 ，红水河流域 10座水电站的计 算结果表明，MPTGA可 以有效地避免 “早熟”，大大缩短优化计算时间，并可 以得到较高精度的解 ， 是求解库群长期优化调度 问题 的一种有效方法。 2 库群优化调度 本文以发电量最大为 目标，其问题可描述为：已知控制期 内各水库来水过程和始末水位，在满 收稿 日期 ：2011-06—28 基金项 目：国家杰出青年科学基金资助项 目；国家重点基础研究发展计划项 目(973项 目)(2009CB226111) 作者简介 ：刘本希 (1987一)，男 ，博士生 ，主要从事水 电系统经济运行研究。E—mail：liubxi@126．corn 通讯作者：程春 田(1965一)，男，教授 ，博士生导师，长江学者特聘教授，主要从事大规模复杂系统建模、跨流域水电群发电优 化等理论方法研究 。E—mail：ctcheng@dlut．edu．cn 一 1279 — 万方数据 足运行约束和系统约束的前提下，确定各水库的放水计划 ，使库群在控制期内发电量最大。 2．1 目标函数 ， maxE=yy~(ql¨×‘h,／uI’¨)，‘ (、1)