KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research (대한토목학회논문집)

Korean Society of Civil Engeneers (대한토목학회)
권호 표지

Optimal Operation Rules for Multireservoir Systems Using Genetic Algorithm

유전자 알고리즘을 이용한 댐군의 최적운영방안

Lee, Kil-Seong;Chung, Eun-Sung
이길성;정은성

  • Published : 2004.01.31

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Abstract

The coordinated operation of multireservoir systems is typically a complex decision-making process involving many variables, many objectives, and considerable risk and uncertainty. Multireservoir system operation has been studied often with the aid of various optimizations as well as simulation methods and it is clearly known that the use of optimization models in the operation of reservoirs can be quite beneficial. Multireservoir operating rules are usually defined by niles that specify either individual reservoir target storage volumes or target releases based on the time of year and the existing total storage volume in all reservoirs. In this study, genetic algorithm(GA), one of the optimization method, is used to find monthly optimal operating rules of the Nakdong gang system in dry season. The objective function consists of maximizing the power generation and minimizing the deficit of essential discharge at the control point of channel. The real-value representation, elitism, uniform crossover, and dynamic mutation are used in the algorithms. The operating rules generated from 1990 to 1998 are compared with the previous study, using deterministic dynamic programming(DDP). Conforming the effectiveness of GA, the optimal operation rules are derived by using the multiple regression analysis. These results are applied to the simulation for the arbitrary scenario. The optimal operations from GA model are more effective than those from DDP and the results of simulation also show 1.0 GWh more in power generation.

댐군의 연계운영은 전형적으로 많은 변수들과 목적, 상당한 위험도와 불확실성을 포함하는 의사결정이다. 그래서, 다양한 최적화모형이나 모의운영 모형을 이용하여 많이 연구되어 왔으며, 그 중 최적화 모형은 매우 유용하다고 알려져 있다. 댐군의 연계운영정책은 동일 수계내에 존재하는 다른 댐의 상황(저수량, 방류량 등)및 하류의 상황 등을 고려하여 각 댐의 목 표저수량과 목표방류량을 결정하는 방안으로 결정된다. 본 연구에서는 최적화 방법인 유전자 알고리즘을 사용하여 낙동강수계의 월단위 운영방안을 결정하였다 목적함수는 전력생산을 최대로 하고 하천보장유량의 부족을 최소화하는 것으로 하였다. 유전자 알고리즘을 적용할때는 실수형 표현법과 토너먼트 선택, 엘리티즘, 균등교배, 동적변종 연산자를 사용하였다. 1990년${\sim}98$년까지 댐군의 운영정책을 결정한 후 기존 연구에서 사용한 확정론적 동적계획법 결과와 비교하여 유전자 알고리즘의 효율성을 확인한 후 중회귀분석을 이용하여 최적운영방안을 도출하였다. 이를 이용하여 임의의 시나리오를 만들어 모의운영해본 결과 유전자 알고리즘 모형은 동적계획법 모형보다 더 효과적인 최적운영방안을 도출했으며 모의운영 결과 연간 약 1.0 Gwh 더 발전가능함을 알 수 있었다.

Keywords

References

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