[發(fā)明專利]一種基于粒子群-細(xì)菌覓食的水電站調(diào)度方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811314240.3
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109635999B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 莫莉;鄒義博;陳燕平;王永強(qiáng);舒生茂;彭璐;諶沁;向益奇
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué);長江水利委員會長江科學(xué)院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;G06N3/006
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發(fā)明公開了一種基于粒子群?細(xì)菌覓食的水電站調(diào)度方法及系統(tǒng)，應(yīng)用于水電站優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域，本發(fā)明針對水電站優(yōu)化調(diào)度具有高維非線性和動態(tài)性的特點(diǎn)，把粒子群算法中的一個粒子看成是一個水電站的運(yùn)行策略，運(yùn)用混合算法求出最優(yōu)的結(jié)果，先由PSO算法計算并更新粒子的位置和速度，以完成整個空間的搜索，記憶下粒子的個體和群體的最優(yōu)信息，然后將粒子群中一部分粒子都看成是一個細(xì)菌，再通過BFO算法的趨向操作完成局部搜索的功能，充分發(fā)揮了兩種算法的優(yōu)勢，提高水電站優(yōu)化調(diào)度求解的精度和效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水電站優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于粒子群-細(xì)菌覓食優(yōu)化算法的水電站調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

水電站調(diào)度是一個約束強(qiáng)、非線性及多階段的組合優(yōu)化問題。傳統(tǒng)的粒子群優(yōu)化算法(Particle?Swarm?Optimization，PSO)應(yīng)用到水電站調(diào)度里面存在收斂速度快但容易陷入局部極值且對參數(shù)依賴強(qiáng)的問題，而細(xì)菌優(yōu)化算法(Bacteria?ForagingOptimization，BFO)具有全局搜索能力強(qiáng)但效率低的特點(diǎn)。

因此，如何提高水電站優(yōu)化調(diào)度求解的精度和效率是目前亟需解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于粒子群-細(xì)菌覓食的水電站調(diào)度方法及系統(tǒng)，由此解決傳統(tǒng)的粒子群優(yōu)化算法及細(xì)菌優(yōu)化算法存在的求解精度和效率較低的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于粒子群-細(xì)菌覓食的水電站調(diào)度方法，包括：

(1)對于單一水電站，以水電站在調(diào)度期內(nèi)總發(fā)電量最大為目標(biāo)，以水電站運(yùn)行過程中的限制條件為約束條件確定適應(yīng)度函數(shù)，在滿足所述約束條件的情況下，隨機(jī)生成若干組時段末水位變化序列分別作為各粒子的初始位置向量，其中，一個粒子表示水電站的一種運(yùn)行策略；

(2)對于每個粒子，獲取各粒子的當(dāng)前位置信息，并分別將各粒子的當(dāng)前位置信息代入所述適應(yīng)度函數(shù)得到各粒子的當(dāng)前適應(yīng)度值，并將適應(yīng)度值最大時對應(yīng)的粒子作為當(dāng)代種群的全局最優(yōu)粒子；

(3)更新各粒子的位置和速度得到下一代種群，對于所述下一代種群中粒子的適應(yīng)度值小于上一代種群中對應(yīng)粒子的適應(yīng)度值的目標(biāo)粒子，對所述目標(biāo)粒子進(jìn)行細(xì)菌覓食趨化操作得到所述目標(biāo)粒子的位置信息，然后將所述下一代種群內(nèi)適應(yīng)度值最大粒子的當(dāng)前位置作為所述下一代種群的全局最優(yōu)位置；

(4)若當(dāng)前迭代次數(shù)沒有達(dá)到最大迭代次數(shù)，則返回執(zhí)行步驟(2)，若當(dāng)前迭代次數(shù)達(dá)到所述最大迭代次數(shù)，則將最后一次迭代過程中得到的全局最優(yōu)位置信息作為水電站的最終運(yùn)行策略。

優(yōu)選地，所述適應(yīng)度函數(shù)為：其中，N為水電站在總時期內(nèi)發(fā)電量，T為總時期內(nèi)劃分的時段數(shù)，A為綜合出力系數(shù)，Q為水電站發(fā)電流量，ΔH為水頭，所述適應(yīng)度函數(shù)滿足的約束條件為水電站水位約束、出力約束、流量約束及水量平衡約束。

優(yōu)選地，所述隨機(jī)生成若干組時段末水位變化序列分別作為各粒子的初始位置向量，包括：

隨機(jī)生成m組時段末水位變化序列分別作為m個粒子的初始位置向量，其中，粒子的信息用D維向量表示，粒子i的個體極值為P_i，將P_i的坐標(biāo)作為粒子的當(dāng)前位置。

優(yōu)選地，所述更新各粒子的位置和速度得到下一代種群，包括：

由更新粒子的速度，由更新粒子的位置，其中，i＝(1,2,...,m)，d＝(1,2,...,D)，ω為慣性因子，c₁與c₂為學(xué)習(xí)因子，r₁與r₂為隨機(jī)數(shù)，為更新前粒子的速度，為更新后粒子的速度，表示局部最優(yōu)粒子的位置，表示更新前粒子的位置，表示全局最優(yōu)粒子的位置，表示更新后粒子的位置。