梯级水电站群联合优化调度函数的逐步回归模型

针对梯级水电站群联合优化调度函数识别中存在的线型选择及变量筛选问题,采用逐步回归模型筛选关键作用变量并建立回归调度函数方程,以保证调度函数的简洁、有效性。将模型应用于金沙江与三峡四库梯级系统提取消落期系统联合优化调度函数,从四库梯级联合优化调度样本中通过逐步回归调度函数辨识溪洛渡、三峡水库协同消落机制并检验了模型精度。结果表明:在率定来水样本条件下,逐步回归调度函数拟合误差均在3%以内,拟合精度较高;在检验来水样本条件下,与多元线性回归调度函数相比,逐步回归调度函数对应总发电效益平均增加1.67亿元(0.69%)。由于逐步回归调度函数剔除了次要因素干扰,相较于多元线性回归调度函数泛化能力更优,具有更高实用价值。     

耦合出力破坏深度与弃电准则的梯级水风光互补调度规则研究

梯级水电调度规则是指导控制型水库发电蓄放水的重要依据。随机、波动、间歇性新能源的接入改变了梯级水电运行边界，增加了缺电、弃电风险，导致仅考虑径流季节性波动的调度规则不再适用。依托贵州某梯级水风光综合基地实际工程，剖析了导致缺电、弃电的因素，并从规则形式和模型构建角度给出解决方案。在标准调度规则的基础上，结合对冲规则、满蓄规则，并考虑输电通道容量限制与新能源消纳规则，提出梯级水风光六段式互补调度规则，以减少缺电、弃电;提出出力破坏深度指标度量缺电风险、提出弃电准则避免非必要弃电，并以规则参数为决策变量构建多目标参数模拟优化模型;采用目标优先级非支配排序遗传算法优化规则参数。设置多种新能源装机容量场景、输电通道容量场景和对比规则，从多角度验证本文方法的有效性。结果表明，本文方法能够显著降低梯级水风光综合基地缺电、弃电风险，提高发电量，其中出力破坏深度指标使缺电程度平均降低36.04%、弃电准则使弃电平均减少7.96%。最后，绘制更加简明、直观的梯级水风光互补调度图，以便于实际应用。     

金昌二坝渠调水系统水能水量优化调度研究

针对金昌市二坝渠调水系统中供水水库与受水水库间输水渠有较大落差的特点,为解决输水渠不合理的年调水流量过程造成渠道梯级电站弃水量较大和受水水库供水综合效益低等问题,研究以水库缺水量最小和渠道蕴藏水能资源最大为优化目标,建立了调水系统水能水量联合调度模型。采用基于Pareto强度的多目标遗传算法求解调水流量序列的非劣解集,并基于最优调水流量过程利用"优化-模拟-仿真"的技术框架模拟分析了供水水库与受水水库的调度函数与调度规则。结果表明:优化调度方案合理可行,提高了渠道调水的有效性,增加了受水水库的综合效益,获取调水与发电双赢。     

基于决策因子选择的梯级水库多目标优化调度规则研究

运用极端随机森林挖掘水库调度信息,考虑各水库相关因子与决策目标的相互关系,提出了梯级水库输入数据选择(Cascade-reservoir Input-variables Selection,CIS)方法,引入Gaussian径向基函数建立水库调度规则,并采用PA-DDS多目标算法对水库调度规则参数进行优化,得到了同时考虑供水和发电的多目标优化调度规则集。汉江上游梯级水库的应用结果表明:CIS方法能优选得到较为稳定的决策因子,且能在充分利用已有优选信息的同时避免决策因子选取上的重复和冗余;经梯级多目标优化调度,优选的决策因子能得到比传统决策因子结果分布更优的非劣解集,在以发电为主要目标进行优化调度时,能有效调整汛期和非汛期的水量利用方式,梯级水库年均发电量和供水量分别提高了0.33%和7.84%。     

径流贝叶斯概率预报在水库发电优化调度中的应用

为了充分考虑降雨、径流预报的不确定性和降低水库发电调度模型的复杂性,采用贝叶斯概率水文预报系统(BFS)耦合降雨预报的不确定性和径流预报模型本身的不确定性来定量描述径流预报的不确定性,发布径流确定性预报、概率预报和概率预报期望值;结合随机动态规划(SDP)模型和贝叶斯随机动态规划(BSDP)模型来制定发电调度图;以浑江桓仁水库流域为背景,采用美国国家天气局的全球预报系统(GFS)发布的10d降雨预报信息作为预报模型输入,模拟桓仁水库的发电调度过程。模拟结果表明基于径流贝叶斯概率预报的水库发电调度能有效提高水库的发电效益和保证率。     

基于随机森林的水电站发电调度规则研究

以滩坑水电站为例,构建两组输入因子集,分别建立随机森林回归模型,模拟长系列出力和水位过程,探索因子数量对模拟结果的影响,根据优选的多因子随机森林模型进行了模型的泛化能力评估。结果表明,基于随机森林提取发电调度规则,模拟精度较高,可应用于实际;衍生因子的引入使得模拟效果略有提升;随机森林泛化能力强,但对于一些特殊来水情形其模拟能力略显不足;随机森林模型所造成的长时段水位偏低的形成机制是误差传播。     

考虑蓄水期弃水风险的水库长期发电调度方法

短期径流的大幅波动使得以平均径流为基础制定的水库长期调度方案面临较大弃水风险,是影响水库长期调度决策合理性的重要因素。本文考虑日尺度径流波动影响,提出一种蓄水期弃水风险量化方法,并建立了耦合弃水风险的水库长期发电调度模型。利用长系列日径流资料,结合风险最小蓄水规则,以不蓄弃水流量为指标量化蓄水期各月弃水风险;采用Copula函数构建月均入流与弃水风险的联合分布和条件概率分布,明晰了特定入流条件的风险置信区间;最后,将弃水风险以弃电损失函数融入优化模型,以获得更符合实际的长期调度方案。以澜沧江流域小湾水库为工程背景进行调度模拟分析,结果表明本文方法能够有效降低水库长期优化调度方案的弃水风险,有利于提高优化结果的可操作性,与传统方法相比,能够使多年平均弃水减少约4.76亿m³、发电量增加约1.15亿kW·h。     

蓄,引,提,灌溉及发电水资源系统的联合优化调度研究

本文应用系统工程的理论和方法,建立了多目标、确定性的蓄、引、提、灌溉及发电水资源系统的联合优化调度数学模型,将逐步优化法和混合试探法有机结合求解联合优化调度数学模型,实例计算表明:该解法收敛速度快,该模型能充分利用水资源,发挥各工程的潜力,使系统取得最大的灌溉效益和综合效益。     

对长江流域水工程联合调度与信息化实现的思考

在总结长江流域水库群联合调度工作的基础上,从分析流域综合调度目标和调度对象节点及其与之相应的预报节点等需求入手,提出构建流域水模拟系统;从水库群的规划设计、联合运用和实时调度3个层面,按照集总与解耦相结合的思路,构建流域联合调度体系;采用参数化和模型化方法,建立调度规则库;采用基于接口服务的框架体系,将各个节点的预报模型(方案/算法)和调度模型(调节计算/优化算法)等计算模型封装成模拟器,实现预报调度一体化;引入计算机机器学习,建立预报调度案例库;最后提出长江流域水工程联合调度的总体思路,探索建立以防洪调度和水量(包括生态水量)调度为主体,集水生态调度、泥沙调度、应急调度等多目标为一体的综合调度支持系统。     

基于分时电价的三峡梯级水电站联合优化调度研究

针对电力市场下水电站优化运行问题,建立了基于分时电价的三峡梯级水电站联合优化调度 模型。优化调度模型以系统发电效益最大为目标,考虑了分时电价因子和梯级水库间流量传播问题。 采用改进遗传算法求解模型,运用正切轮盘赌选择算子保持适应度函数非负;应用随个体适应值大小和 群体分散程度自适应控制的遗传参数,保持种群多样性。研究成果表明:在电力市场下,水库优化调度 的目标函数选取为发电效益最大有实用价值,对未来三峡梯级水电站日发电计划的编制有一定借鉴意 义和应用价值。     

基于深度学习的水风光短期随机优化调度研究

我国致力于可再生能源发展,提出水-风-光多能互补系统,因风光能源的不确定性,需实时电网调度调整。文章运用深度学习(DQN)优化系统的短期调度,最大化发电效益。采用拉丁超立方抽样和考虑Kantorovich距离的场景削减技术,反映可再生能源不确定性分布,结合深度强化学习建立多能互补系统短期优化调度模型。模拟实际数据,显示该方法有效解决高维等问题,较于传统方法有显著优势。     

金沙江下游至三峡-葛洲坝梯级水库群 发电联合调度增益机制分析

金沙江下游溪洛渡、向家坝至三峡、葛洲坝四库梯级为长江流域水能资源调控重点枢纽工程,开展四库发电联合优化调度效益显著。研究建立四库系统独立发电、联合两种模式下优化调度模型,采用长系列径流系列计算发电效益增益,统计增益的时间、年型、空间分布特征。提出基于全微分法的增益占比析因方法辨识发电增益受发电水量、水头影响贡献占比,归纳增益产生机制。结果表明:(1)消落期发电增益集中产生在5月份;向家坝、葛洲坝为主要受益水库。(2)联合增益的产生原因在于联合调度过程中溪洛渡、三峡均化了5月、6月放水过程,降低向家坝、葛洲坝的弃水量,抬升两库水头,增加发电效益。(3)向家坝的补偿增益受发电水量、水头贡献占比相当,葛洲坝的补偿增益主要以发电水头抬升的水头效益为主,溪洛渡、三峡的效益变化主要受联合调度过程中水头变化影响。     

优化引调水规则的跨流域水库联合调度研究

为解决跨流域水库群最优供水调度问题,以忻定盆地-阳泉跨流域供水系统为例,结合该地区的水库群及供水区特点,优化引调水规则和供水规则,设置引水控制线和减少引水控制线将受水水库库容分为3个区间,设置调水控制线将水源水库库容划分为2个区间,以此建立跨流域水库联合调度模型进行合理调度。结合实例对优化后的引调水规则和优化模型的可行性进行检验,结果表明:优化后的引调水规则和调度模型减少了弃水量,提高了忻定盆地-阳泉跨流域水库群联合调度的引水效率。     

库区泥沙淤积对梯级水电站群优化调度的影响

为了充分利用水资源,提高水库群经济效益,将分时电价原理和确定性水库优化调度理论相结合,建立了基于分时电价原则的梯级水电站水库优化调度模型.以雅砻江下游锦屏一、二级梯级电站为实例,进行了基于电价的发电优化调度研究,并采用动态规划法进行求解.计算结果表明:基于电价原则的梯级电站优化调度取得的经济效益高于电量最大准则下优化调度的效益.通过库区泥沙淤积对发电经济效益的影响研究,发现随着库容损失的不断增加,其经济效益则不断减少.     

空间水量调蓄规则下梯级水电站优化调度研究

针对梯级水电系统中长期发电调度问题,从空间水量合理分布的角度提出联合调度规则,包括表征系统可用水量与下游放水量函数关系的放水决策曲线,及描述库群系统水量在各库中理想分配的平衡曲线。以预设的分段线性函数节点为待优化的决策变量,满足保证率要求的发电量最大为目标,建立了迭代试算的模拟-优化模型并采用混合进化算法(Shuffled Complex Evolution-University of Arizona Method,SCE-UA)求解。实例计算结果与常规联合调度与判别式法相比,年均发电量和发电保证率均有较大程度的提升,更加接近理论最优解;系统最大调蓄能力水库较判别式法得到更有效利用,得到的平衡曲线指示了合理水库蓄放水的优先序和蓄放量。     

长江上游水库群多目标优化调度模型及应用研究Ⅰ:模型原理及求解

水库群调度中发电与供水、生态等目标既非完全对立也非完全协调,其优化调度决策非常复杂。本文以长江上游15座大型水库群联合调度为背景,研究建立了包含发电、河道外供水和河道内生态用水等目标的非线性优化调度模型,以逐步优化算法(POA)为基础,引入优化窗口(L)和滑动距离(l)两个参数,提出了扩展型逐步优化算法(E-POA)以提高非线性模型的求解效率与效能。经与线性全局优化策略相比,E-POA方法有效、解集合理。长江上游15座大型水库长系列联合多目标调度计算结果表明,水库群调度在发电、供水、生态等目标存在不对称博弈关系,河道外供水与河道内生态用水竞争强烈,发电与河道内供水竞争较弱。当优化计算的总发电量为总设计发电量的96.3%时,系统的发电量、河道外供水和河道内生态用水目标可达成较好的协调统一。多年平均条件下,15座水库群联合调度的总期望发电量为2625.8~2 700.1亿kW·h,略小于总设计发电量。     

考虑随机来水的水电站中长期发电调度多重风险分析

为了分析来水不确定性导致的水电站发电风险,构建了日径流随机模拟模型,模拟生成了长系列径流序列,建立常规调度和优化调度模型,并将模拟径流序列作为输入驱动调度模型。以年均发电量、发电稳定性、弃水量、发电保证率、蓄满率为主要风险指标,建立了发电风险分析的指标体系。在此基础上,以三峡水库作为调度模型的研究实例,比较了常规调度和优化调度的风险水平。结果表明:优化调度较常规调度年发电量增加约5%;信息熵结果显示优化调度模型不确定性较小,更加稳定;优化调度弃水量约为常规调度的50%,且优化调度降低了出力破坏风险。文中给出的优化调度模型所得调度过程在经济效益及风险控制方面都有较优的表现。     

以灌溉为主的综合利用水库优化调度研究

本文针对以灌溉为主综合利用水库,多部门用水随机性的探讨,将入库经流过程和灌溉用水过程作为二维随机过程,提出了二元随机变量三维空间的优化调度模型。对于石门水库,通过长系列时历操作验算,由该模型所得调度规则的调度成果较常规法调度其灌溉保证率由0.800提高到0.865,多年平均年发电量增加了1.89％;与确定性优化调度的灌溉保证率基本相同,该模型具有一定的实用价值。对于确定性优化调度,本文采用多项式逐步回归法对其调度规则进行模拟,得出了石门水库的非线性优化调度规则。经长系列操作检验,所得调度规则可靠。     

长江上游水库群多目标优化调度模型及应用研究I：模型原理及求解

水库群调度中发电与供水、生态等目标既非完全对立也非完全协调,其优化调度决策非常复杂.本文以长江上游15座大型水库群联合调度为背景,研究建立了包含发电、河道外供水和河道内生态用水等目标的非线性优化调度模型,以逐步优化算法(POA)为基础,引入优化窗口(L)和滑动距离(l)两个参数,提出了扩展型逐步优比算法(E-POA)以提高非线性模型的求解效率与效能.经与线性全局优化策略相比,E-POA方法有效、解集合理.长江上游15座大型水库长系列联合多目标调度计算结果表明,水库群调度在发电、供水、生态等目标存在不对称博弈关系,河道外供水与河道内生态用水竞争强烈,发电与河道内供水竞争较弱.当优化计算的总发电量为总设计发电量的96.3％时,系统的发电量、河道外供水和河道内生态用水目标可达成较好的协调统一.多年平均条件下,15座水库群联合调度的总期望发电量为2 625.8～2 700.1亿kW·h,略小于总设计发电量.     

复杂跨流域调水系统联合优化调度研究——以陕西省引嘉入汉调水工程为例

针对两个调水区联合调水供给同一受水区的复杂跨流域联合调度,建立了多目标联合优化调度模型,采用大系统分解协调(LSSDC)理论与方法,构建了联合调度最优决策制定模式,并以陕西省汉江与嘉陵江流域内的引汉济渭及引嘉入汉调水工程为例,通过1955-2010年55 a长系列优化调度,验证了复杂调水系统内部互补性及其优化调度规则的实用性。结果表明：通过联合优化调度,复杂调水系统能够有效提高调水效率,降低调水过程波动,更利于工程实际运行管理。