水库汛限水位控制多目标协同决策研究北大核心CSCD

水库汛限水位分期控制是提高洪水资源利用效率有效途径。利用圆形分布法进行汛期分期;确定汛限水位分期控制的效益、风险指标集,建立风险效益多目标协同决策模型。计算各指标集效用函数,确定赢得函数值及可达效用集合,利用非线性规划求解理想Nash协商解。根据模式识别理论确定最优方案,以现状点作为风险效益协商决策基点,通过调整现状点实现对风险效益的偏好。以响洪甸水库为例,首先考虑风险效益同等看重情况,水库前、后汛期最优汛限水位分别为127.0 m和126.5 m。增加风险现状点取值实现前汛期对风险的偏好,风险赢得函数值提高,前汛期最优汛限水位随之降低;增加效益现状点取值实现后汛期对效益偏好,效益赢得函数值提高,后汛期最优汛限水位随之升高。     

水库联合调度下超汛限蓄水的风险效益分析

本文针对岗南水库多年运行中库水位常达不到正常蓄水位这一问题，在岗南水库和黄壁庄水库联合调度下，采用风险效益的分析法，对岗南水库提高汛限水位的可能性进行了研究，切合实际地给出了合理的汛限水位，提高了水库的兴利效益。这项研究在水资源紧缺的华北地区非常有意义。     

计及风险控制的多区域ATC概率优化协调决策模型与方法

在电力市场环境下进行多区域可用输电容量(ATC)决策时,需要在维持系统安全运行与风险可控的前提下优化分配和协调利用现有的输电网络资源。利用非序贯蒙特卡洛仿真导出指定子区域在各种不确定性因素影响下的ATC概率密度分布,在此基础上构造能够使得风险收益最大化的多区域ATC概率优化协调决策模型,并利用多目标非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行求解,由该模型得到的各区域ATC计及了系统运行中有关不确定性因素所引起的风险成本和区域间同步协调问题。以IEEE 118节点测试系统为例对所发展的模型与采用的算法的基本特征进行了说明。仿真结果表明,电力系统运行中的不确定性以及不同区域的相对重要程度影响多区域ATC的决策风险。     

计及风险的供电公司最优购电决策模型研究

鉴于我国电力市场必将由目前的发电侧竞争模式发展并过渡到输配分离模式:输电网向电力市场各方参与者提供无歧视的电能输送服务,提出了不确定的电力市场环境中供电公司的风险决策方法.该方法准确计及决策者行为的改变能影响供电公司风险的大小;使用预期收益和实际收益的比值作为风险测量的指标,用机会约束规划建立输配电分离后供电公司报价购电组合最优风险策略模型,采用M0nte-Carlo模拟结合基因算法求解,并给出了直接优化方法对模型进行求解.     

考虑风、水、燃气互济的中长期发电计划风险效益评估

发电企业的多种电源的协调安排能够达到企业运营效益的整体优化,而这种协调安排在市场条件下则更强调其风险和效益双重目标的实现。基于提高发电企业自主发电计划安排能力和实现企业增收避险的企业价值目标,该文对风、水、燃气三源互补发电的中长期发电计划进行了风险效益评估研究。首先,借助混合整数规划和随机规划理论,构建了发电计划中长期随机规划模型的目标函数,以及各机组运行约束,在其中重点构建了风-功、水-功转换约束;其次,基于双边合约市场和金融风险的市场规制条件,对发电企业的机组协调和风险规避策略进行了模型约束设计;再次,设计了基于拉格朗日乘数的模型算法流程和解决方案;最后,设计了3类电源机组的联合运营发电计划算例,利用蒙特卡洛设计情景模拟,实现了对不同发电安排的运营模拟和测算。算例验证了随机规划模型的可行性,该模型能够在不确定性环境和市场化条件下优化发电企业计划安排和机组协调能力,并能够帮助企业制定合理的收益预期并有效规避风险。     

基于机会约束的水库调度随机多目标决策模型

由于传统水库调度模式难以同时考虑多个目标及缺乏协调优化调度过程中风险和效益的能力,从而不能全面反映水库实际调度运行的情况。对入库径流的随机性进行描述分析,建立了基于机会约束规划的随机多目标决策模型。并针对模型中的多目标和复杂机会约束问题,给出了耦合不确定模拟技术、妥协算法及遗传算法的混合智能算法的求解方法,以获得最佳妥协解。以三峡—葛洲坝梯级水电站水库群为例进行验证分析,结果表明,该模型能事先对梯级水电站水库群的风险和效益进行比较分析,为调度人员的优化决策提供一定的技术支持。     

考虑电量效益和负荷跟踪效益的风蓄联合运行多目标模糊优化调度

为了解决由于大规模风电波动性和反调峰特性对电网带来的调峰困难,建立了风蓄联合运行多目标优化调度模型,综合考虑了联合运行的电量效益和负荷跟踪效益。通过求解单目标问题和建立隶属度函数,实现了多目标问题模糊化,将多目标问题转化为单目标问题。采用动态调整惯性因子粒子群算法对该非线性规划问题进行了求解。通过仿真算例,表明了多目标模型比单目标模型能够取得更好的综合效益,电网可以根据实际需求选取合适的伸缩系数,满足调度的需求。     

考虑提前蓄水的高坝后期导流风险效益分析

后期导流过程中采用提前下闸蓄水方式,可获得更多发电收益。然而这一措施会在汛期增加大坝施工期漫顶风险,并加大满足蓄水要求的赶工成本,使导流方案决策更为复杂。本文以高坝施工期安全度汛为研究对象,考虑水文、水力不确定性,模拟不同初期蓄水下闸方案的导流风险率;针对不同下闸时机和蓄水保证率,计算蓄水历时、提前蓄水的发电增量和发电效益;综合后期导流风险概率、发电效益和下闸蓄水赶工成本要素,建立后期导流方案多目标决策模型,寻求提前下闸蓄水时机。通过雅砻江流域某在建大型高坝工程实例分析表明,该方法能综合评价提前下闸蓄水方案的经济性和风险情况,在此基础上寻求理想下闸时机。研究为高坝后期导流施工决策提供了理论和实践依据。     

洪水期风险调度方法在石泉水库的应用

以水库风险调度技术中的洪水期风险调度方法为基础，针对石泉水库这一特定对象，从风险识别、风险度量、风险决策、执行决策、效果评估这5项风险调度的基本程序出发，分析了石泉水库实施风险调度的危险因素和风险，提出了量度洪水期风险率的方法，制定了实施洪水期风险调度的策略，给出了执行风险调度的控制手段及评价风险效益的原则。洪水期风险调度方法通过近几年、特别是2004年在大唐石泉水力发电厂的应用，获得了可观的效益。     

考虑发电风险率的水库优化调度图编制

传统发电水库优化调度模型一般以最大多年平均发电量和发电保证率为目标函数,其内涵是水库经多年调度运行的平均期望效益最大化,而不能反映调度运行一段时期的风险率.本文针对水电站水库优化调度图编制问题,采用不同目标函数建立了两个模型:①以最大化多年平均发电量和发电保证率为目标的多年期望模型;②基于原设计常规调度图这一评价基准,定义发电风险率为发电量或发电保证率低于原设计调度图模拟运行结果的频率,建立了强调发电风险的特定时期风险模型.采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ求解,以隔河岩～高坝洲梯级水电站为研究背景,结果表明:较原设计调度图,得到的一个优化调度图年均发电量增加了1.22亿kW·h,年发电量风险率仅为1.82％,发电保证率可增加2.74％.因此,提出的特定时期风险模型适合于临时运行时期或者每年单独考评的调度操作中.     

水库汛期中小洪水动态调度方法与实践

分析了实现中小洪水动态调度的必要性和可行性,提出了把握洪水规律、依据预报结果对水库水位实施动态控制的技术路线和对调度结果进行风险分析的方法。以三峡水库为例进行调度实践,在满足防洪安全要求的前提下,有所突破原设计防洪调度规则,依据水雨情预报信息对水库汛期中小洪水实施动态控制调度,达到了防洪、发电和航运多赢的效果。2009、2010和2011年汛期弃水量分别减少了62.4、101.7和102.6亿m3,发电量增加了6、49和30亿度,充分发挥了水库的综合利用效益。     

洪水预报不确定性分析及其在水库调度决策中的应用研究

洪水预报是汛期水库调度决策的重要支持,其不确定性将直接影响到水库调度运行.传统的模型参数优选方法未考虑不确定性,得到的最优参数在一些场次洪水预报中精度不高,难以满足汛期水库调度要求,需要研究洪水过程预报的不确定性辅助水库调度决策.本文基于常用的水文预报模型和水文不确定性GLUE分析方法,对洪水预报的不确定性进行分析,并将其引入水库调度决策中,建立了应用不确定性分析进行水库调度的决策模型.结果表明,考虑洪水预报不确定性,将能在期望意义上提高洪水预报水平,更好地为水库调度提供决策支持,发挥水库综合效益.     

水库自适应控制运用模型及其在亭口水库的应用

在现有水库运用模式的基础上,引入自适应控制理论,提出了水库自适应控制运用的概念,建立了水库自适应控制运用模型.该模型采用历史水沙资料确定水库的运用参数,并考虑了当前的来水来沙条件、水库地形条件、水库泄流能力、水库的功能等多方面的影响,具有动态的特点.为检验该模型的合理性,以陕西亭口水库为例进行计算分析,结果表明,自适应控制模型对来水来沙条件的变化具有较好的适应性,能实时调整水库运用参数,使水库发挥更大的经济效益,较传统的方法具有明显的优势.     

水库容积特性曲线定线及其在调度中的应用

发电调度模型中水库容积特性的离散化表征导致调度模型数学解析变得困难和模型求解效率低,而已有研究对水库容积特性的函数化表征缺乏统一性,有必要开展水库容积特性曲线定线研究.本文基于水库水位-库容实测离散数据点,通过线性和非线性最小二乘拟合获取不同线型的水库容积特性曲线,并对不同线型容积特性曲线的拟合优度及工程应用效果进行综...     

梯级水库汛限水位动态控制模型研究及运用

结合流域实时洪水预报及梯级水库防洪库容信息,提出基于预报及库容补偿的梯级水库汛限水位动态控制逐次渐进补偿调度模型.该模型包括三个模块,其一是考虑预报及库容补偿作用的补偿调度模块;其二是保证不降低原防洪标准的预报预泄模块;其三是关联变量协调模块.该模型运用贝尔曼的逐步逼近思想,通过多次迭代计算,最终得到最佳的梯级水库汛限水位方案.清江梯级水库的应用结果表明,在不降低库群原有防洪标准的前提下,丰、平、枯水年平均增加发电量1.68亿kW·h,减少弃水量6.89亿m3,可显著提高发电效益和洪水资源利用率.     

水库发电优化调度模型的快速求解算法及应用

针对水库"以水定电"优化调度数学模型求解方法中,传统动态规划方法易陷入"维数灾",而现代智能算法搜索效率低且易陷入局部最优解等不足。本文基于水库在高水头运行时耗水率小的特点,提出了水电站水库"以水定电"调度模型的快速求解方法——浮子算法。该方法在水电站满足保证出力和最小下泄流量等要求的前提下,尽可能提高水库调度期的运行水位以达到直接寻找优化调度解的目的。通过案例分析并与离散微分动态规划(DDDP)方法求解结果比较,本算法结果与DDDP算法十分接近,计算时间约为后者的50%。与其他算法联合使用,可在提高优化效果的同时缩短模型的求解时间,为水电站水库"以水定电"调度计划的制定和快速决策提供技术支持。     

石泉水库主汛期拦蓄洪尾超蓄运用的风险分析

针对水资源匮乏和汛期水库大量弃水的矛盾，提出了有效的解决途径——汛期通过适时拦蓄洪尾超蓄运用的方式来充分利用洪水资源。拦蓄洪尾超蓄运用存在一定的风险，本文就超蓄运用的风险因素进行了识别分析，并从水文频率分析角度提出了计算超蓄风险率的方法；通过对石泉水库不同超蓄水位的风险率进行计算，结合可接受风险率值，得出了该水库拦蓄洪尾超蓄运用的期望水位。     

基于短期降雨预报信息的水库汛期库水位实时动态控制方法研究

本文以提高洪水资源与水能资源利用率为目标,研究利用短期降雨预报成果指导水库汛期库水位实时动态控制.实例表明,在不降低原设计防洪标准前提下,可使桓仁水库发电效益明显增加.本文研究方法对北方水资源短缺地区大型水库或调节性能较高的发电为主兼防洪水库汛期实时调度也有较好的借鉴意义.     

水文水力学模型及其在洪水风险分析中的应用

流域洪水模拟是当前洪水计算分析的热点,也是防洪减灾工作的科学依据和指导。本研究通过将分布式水文模型和水动力学模型串联耦合的方法计算流域洪水淹没过程,以重庆龙溪河流域作为研究区域,基于SWAT和HEC-RAS模拟平台,综合考虑气象资料、地形、下垫面条件等,经产汇流计算、小流域洪水二维数值模拟等过程得到小流域在不同情境（暴雨重现期）下的二维淹没情况。以当地洪水计算手册推求洪水过程作为验证,模型计算结果显示模型能够较好模拟龙溪河流域复杂条件下的汇流过程,结合灾害损失评估和洪水风险分析,为当地减灾工作提供决策支持。     

刘家峡水库汛期动态防洪限制水位论证研究

效益的增加不能以风险的提高为代价,科学合理地制定并从风险与效益两个方面论证刘家峡水库的动态防洪限制水位是非常必要的。据国家防总发布的《水库汛限水位动态控制试点工作意见》,基于现有黄河上游电站的工程条件和技术资料,在龙羊峡~刘家峡两库联合调度的基础上,采用库容补偿方法,探讨一种以旬为单位的动态汛限水位控制方法,建立动态汛限水位过程线,并进行其风险与效益分析论证。实例研究表明:该动态汛限水位过程线可操作性强,使用方便,在满足设计防洪标准要求的前提下,前汛期不必过早地降低水库水位,后汛期又可较快地抬升水库水位,不仅能够提高水头效益,而且更容易抓住时机尽早蓄水,提高水库蓄满率,增加发电效益。