遗传算法及其在电力系统中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:华中科技大学出版社

作者:熊信银/吴耀武编

出品人:

页数:155

译者:

出版时间:2002-1

价格:15.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787560925912

丛书系列:

图书标签:

• 遗传算法
• 电力系统
• 优化算法
• 智能计算
• 电力规划
• 电力市场
• 优化模型
• 人工智能
• 电网优化
• 算法应用

智能优化算法在现代电力系统中的前沿进展与实践 本书导读： 电力系统作为现代社会运行的基石，其复杂性、规模性以及对可靠性和经济性的极致要求，使得传统的优化方法在面对海量数据和瞬息万变的市场环境时显得力不从心。随着信息技术、计算科学的飞速发展，一系列以仿生学和自然选择为灵感的智能优化算法，正以前所未有的效率和鲁棒性，渗透到电力系统规划、运行、控制和维护的每一个环节。 本书旨在全面、深入地剖析当前主流的智能优化算法——特别是那些在工程实践中展现出卓越性能的算法——及其在电力系统特定挑战中的创新性应用。我们聚焦于构建理论与实践之间的桥梁，为电力系统工程师、科研人员以及高级学员提供一套系统化、可操作的知识体系。 第一篇：智能优化算法的理论基石与演化脉络 本篇将为读者打下坚实的理论基础，探讨智能优化领域的“道”与“术”。我们不会仅仅罗列算法公式，而是深入探究驱动这些算法的底层哲学思想。 第一章：优化问题的分类与智能算法的兴起 电力系统优化问题的多目标性、非线性和约束复杂性。从线性规划（LP）到非线性规划（NLP），再到混合整数线性规划（MILP），传统方法的局限性分析。智能算法（Evolutionary Computation, EC）作为全局寻优的强有力工具，其兴起的历史背景与必要性。 第二章：群体智能的数学建模与核心机制 本章将详述几种代表性的群体智能算法（Swarm Intelligence, SI）。重点分析其信息共享机制、多样性维持策略与收敛速度的内在平衡。 粒子群优化（PSO）的改进与局限： 分析标准PSO在多模态问题上的易早熟问题，探讨引入惯性权重动态调整、局部最优反馈增强（如Lévy飞行的引入）的策略。 蚁群优化（ACO）的路径依赖性： 深入剖析信息素蒸发与信息素沉积的数学模型，以及路径选择概率与信息素强度的耦合关系。如何设计适应电力系统拓扑结构的转移函数。 第三章：仿生进化算法的精细调校 重点探讨那些模仿生物自然选择与遗传过程的算法，强调其在处理离散变量和高维空间时的优势。 遗传算法（GA）的基准与现代变体： 不仅阐述选择、交叉、变异的基本操作，更重要的是，深入分析编码策略（如二进制编码、实数编码）对电力系统问题的适应性。讨论自适应交叉率和变异率对全局搜索效率的影响。 差分进化（DE）的向量化操作： 比较DE的简单性和有效性，探讨其在处理具有复杂相互作用变量（如发电机节点电压和无功功率）时的参数敏感性分析（F, CR）。 第四章：混合优化策略与混合智能系统（HIS） 单一算法往往难以完美应对所有电力系统挑战。本章聚焦于如何融合不同算法的优势，构建更强大的混合优化框架。 局部搜索与全局搜索的集成： 如何将局部最优化的快速收敛性（如牛顿法或拟牛顿法）嵌入到全局搜索的迭代过程中（例如，在PSO的每次迭代后应用局部扰动）。 元启发式算法的串联应用： 例如，使用GA进行全局结构搜索，再使用ACO进行局部路径优化。 第二篇：智能优化在电力系统核心领域的应用 本篇将具体展示智能优化方法如何解决电力系统运行和规划中的关键难题，所有案例均基于实际工程需求进行建模和求解。 第五章：电力系统经济调度（ED）的鲁棒求解 电力经济调度是要求在满足所有运行约束（如爬坡速率、机组启停时间）下，最小化燃料成本或综合运行成本的复杂问题。 多燃料/多时段经济调度的非线性求解： 利用混合整数优化思想，应用改进的GA/DE处理机组的开/停（On/Off）决策变量，同时利用PSO求解连续变量（如出力分配）。 考虑网络损耗和电压约束的ED： 如何在目标函数中精确量化网络损耗，并将其作为硬约束或软约束嵌入到智能搜索框架中。 第六章：最优潮流（OPF）的求解新范式 最优潮流是电力系统稳态分析的核心。传统牛顿法在处理负荷波动或极端网络拓扑时易于陷入局部最优。 多目标OPF的帕累托前沿探索： 采用NSGA-II或MOEA/D等算法，同时优化成本与电压稳定裕度（或潮流损耗）。 配电网（DG/DERs）接入下的OPF： 针对含分布式电源（DG）和储能系统（ESS）的配电网，利用智能算法确定最佳注入点和出力策略，以最小化潮流损耗并提升电压质量。 第七章：电力系统可靠性评估与规划优化 电力系统的可靠性评估（如LOLP, LOLE）本身就是一个概率优化问题。 机组组合（UC）的概率模型优化： 采用基于蒙特卡洛采样的智能算法，对随机的机组故障率和负荷需求进行迭代采样，优化长期运行计划，使系统在满足可靠性指标的前提下最小化运维成本。 输电线路的规划与选址： 结合地理信息系统（GIS）数据，使用空间优化的智能算法（如改进的模拟退火或ACO）确定新线路的最佳路径，平衡建设成本、环境影响和输电容量提升。 第八章：电能质量与暂态稳定性的智能控制 本章关注快速响应的动态控制问题，要求优化算法具备极快的迭代速度。 FACTS/STATCOM的优化控制参数整定： 利用PSO/DE对并联补偿设备（如SVC, STATCOM）的控制参数进行离线整定，以最大化系统阻尼效果，提高暂态恢复能力。 故障诊断与快速恢复： 基于历史故障数据，利用聚类和分类的智能方法，快速识别故障类型，并利用优化算法实时推荐最优的隔离和重构方案，最小化停电时间。 结论与展望 本书在系统梳理智能优化算法核心机理的基础上，侧重于展示这些方法在处理电力系统多尺度、高维度、强约束优化问题的实际落地能力。未来的研究方向将聚焦于深度学习与强化学习在优化策略生成中的集成，以及异构计算平台（如GPU加速）对大规模电力系统实时优化的支撑。本书为读者提供了应对未来电网复杂性挑战的有力工具集。

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这本关于电力系统优化的著作，从宏观的系统运行挑战入手，深入剖析了当前电网面临的复杂性、不确定性以及对高效决策的需求。作者并未直接提及任何优化算法的名称，而是聚焦于电力系统作为一个庞大、耦合性极强的工程实体，其调度、规划和安全约束所构成的多目标优化难题。例如，书中对需求侧响应（DSM）的引入，着重描绘了如何平衡供需双方的动态博弈，以及如何通过精细化的激励机制引导用户行为，从而降低高峰负荷，提升系统整体的鲁棒性。书中详细阐述了电网的物理特性——如线路阻抗、电压稳定裕度和暂态稳定性——这些基础约束是如何限制了决策空间，使得任何单一维度的改进都可能引发连锁反应。对这些底层物理限制的详尽描述，为理解任何高级优化技术在实际应用中必须遵循的边界提供了坚实的理论基础，使得读者能深刻体会到在真实电网环境下进行任何形式的“搜索”或“调整”所蕴含的巨大工程难度和风险。

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在探讨电力系统可靠性与经济性之间的权衡时，该书展现出一种审慎的、偏向工程实践的视角。它花了大量篇幅来解析不同类型电力市场的设计哲学，从区域性的集中式调度模式到更灵活的区域间交易机制，对每种模式下运营成本的结构性变化进行了细致的对比分析。这种分析超越了单纯的数学模型，触及到了市场参与者的理性预期和信息不对称所带来的实际挑战。书中特别强调了“韧性”（Resilience）这一概念在现代电力系统规划中的核心地位，指出系统不仅要能抵抗随机故障，更要能快速从极端事件中恢复。例如，在讨论设备老化与维护策略时，作者并未给出任何现成的求解公式，而是构建了一套基于状态评估和风险溢价的决策框架，引导读者思考如何量化那些难以直接计价的潜在损失，这对于制定长期资产管理战略具有极高的参考价值。

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全书在语言风格上展现出一种沉稳、严谨的学术风范，但又巧妙地穿插了对电力行业历史性转折点的回顾，使阅读过程不致枯燥。在谈及长期规划与短期调度的衔接时，作者运用了一种类比推理的手法，将电力系统的长期规划比作国家的基础设施建设，其特点是投资巨大、回收周期长、且对未来人口和经济增长具有极强的依赖性。随后，作者将焦点转向短期实时运行，将其比作对当前天气和突发事件的即时反应，强调了快速、自适应决策的重要性。这种宏大叙事与微观操作之间的切换，帮助读者构建了一个完整的、具有动态感的电力系统认知框架。尤其是在总结部分，对“电网数字化转型”的阐述，聚焦于数据治理和网络安全，清晰地勾勒出未来电力系统运行人员所需具备的新型技能组合，极具前瞻性。

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阅读过程中，我注意到作者在描述系统建模方法时，采取了一种非常注重“层次化分解”的叙事方式。电力系统被层层解构，从最基础的潮流方程组，到描述发电机组启动/停机约束的逻辑判断，再到更上层的安全域分析。这种自底向上的构建方式，使得即便是对电力系统不太熟悉的读者，也能逐步理解复杂模型是如何从简单的物理定律中推导出来的。书中的图示和流程图极具启发性，它们清晰地展示了不同时间尺度（从毫秒级的暂态稳定到年级的规划）之间的相互影响，揭示了在一个看似静态的电力系统中，时间本身是如何成为一个关键的优化变量。特别是对于区域间互联电网的描述，它深入探讨了跨区域协调所涉及的法律、经济和技术壁垒，强调了建立统一信息共享平台的重要性，而非仅仅停留在技术层面。

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本书在论述新兴技术对电网结构的影响时，采取了一种批判性的、不盲目乐观的态度。对于分布式能源（DER）的接入，作者关注的焦点并非其零碳排放的潜力，而是其对传统电压控制、保护定性和潮流反转带来的技术颠覆。书中详尽分析了在无功功率支持能力显著下降的情况下，如何通过智能变电站和先进的传感器技术来维持电能质量。此外，对于大规模储能系统的部署，作者没有简单地将其视为一个黑箱设备，而是细致地剖析了不同技术路线（如抽水蓄能、电化学储能）在响应速度、能量密度和循环寿命上的差异，以及这些差异如何影响其在调频、备用和峰值削减等不同应用场景中的经济效益和技术适用性。这种对技术细节的深入挖掘，使得评价不再停留在概念层面，而是具有了实际操作的指导意义。

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