梯级水库群多目标优化调度规则研究——以溪洛渡-向家坝为例

为完整利用水库群多目标优化调度的非劣前沿信息,提出了一种优化调度函数参数、追求调度结果逼近非劣前沿的新型调度函数提取方法。对于水库群多目标优化调度模型,采用非支配排序多目标优化算法II（NSGA-II）求解,分别获取丰、平、枯典型年的非劣前沿集,将其作为代理模型的训练样本,实现二维非劣前沿的函数表达。采用多元线性构型构建调度函数,以调度结果逼近非劣前沿为目标,优化调度函数的参数项。该方法避免了多目标优化调度函数提取因决策破坏非劣前沿完整性,追求调度结果即为非劣解,在溪洛渡-向家坝水库群得到了验证,成功提取了针对非汛期发电、生态两目标的丰、平、枯典型年调度函数,并在相似来水年份下验证了结果的合理性。     

基于谈判博弈的三峡梯级蓄水期多目标调度

汛后蓄水期是三峡梯级防洪向兴利调度转换的重要时间窗口,不合理的蓄水调度将对梯级防洪、发电兴利、生态效益造成不利影响。本文以发电量最大、防洪库容占用比最小以及修正流量偏差最小作为三峡梯级蓄水期调度目标构建优化调度模型,进而引入谈判博弈模型将各个调度目标作为不同谈判主体,通过逐步缩减各调度目标期望效益值进行多轮谈判,最终得到纳什均衡调度方案。实例计算表明,应用谈判博弈模型能够求解得出三峡梯级蓄水期不同调度主体的最优蓄水调度方案,同时该蓄水调度方案也能够达到其他调度主体期望效益值,被其他目标主体所接受。研究成果可为三峡梯级多目标调度决策提供新的思路。     

基于结构方程模型的水库多目标互馈关系研究

梯级水库多目标问题涉及的因子集维度较高，目标间关系错综复杂，传统统计学方法难以同时考虑各目标所涉及的不同指标，对于互馈关系仅可给出定性分析。针对此问题，本文建立梯级水库发电-供水-生态多目标优化调度模型，采用快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）求解，并提出三者间互馈关系的初步假设，进而引入结构方程模型（SEM），以非劣解集内各指标值作为输入数据，进行高维验证性因子分析，针对目标间互馈关系给出可视化、定量化的计算结果。溪洛渡-向家坝梯级水库的研究结果表明，在丰、平、枯不同典型年中发电-供水的冲突最剧烈，其次为发电-生态，而供水-生态的互馈关系并不显著；另外，随着天然来流由丰变枯，发电-供水矛盾急剧锐化。     

大渡河梯级水库群联合优化调度函数研究

采用＂优化-拟合-再优化-随机仿真＂技术框架研究梯级水库群联合优化调度函数：首先建立梯级水库群优化调度模型,通过改进的动态规划方法得到最优样本;然后对最优样本进行回归分析得到联合调度函数;并基于模拟调度结果采用非线性规划法直接修正调度函数;最后通过水文随机模拟技术生成径流系列,进一步检验、评价所得调度函数的效率。以长江上游大渡河梯级水库长期优化调度为对象进行实例研究,计算结果表明：对于1959-2000年实测径流系列,梯级水库群联合优化调度函数较常规调度年均发电量增幅达1.66%;对于Copula随机模型生成的水文径流系列,年均发电量提高了1.42%,经济效益显著。     

三峡-葛洲坝水利枢纽围堰发电期梯级调度研究与实践回顾

三峡-葛洲坝水利枢纽的梯级调度将直接关系防洪、发电及航运等综合效益的发挥。本文回顾了围堰发电期内与梯级枢纽调度运行有关的研究与实践，包括气象水情预报、蓄水调度、防洪调度、发电调度及航运调度等。对2003至2005年的调度结果进行的简要分析结果表明，围堰发电期三峡-葛洲坝水利枢纽梯级调度为确保三峡工程后续建设、下游防洪、长江航运等提供了保障，取得了可观的社会效益和经济效益，为三峡水利枢纽正常运用后的梯级调度积累了经验。最后对后续研究工作提出了建议。     

三峡工程防洪规划与综合利用调度技术研究

三峡工程承担防洪、发电、航运和枯期向下游补水等综合利用任务,其综合利用效益显著.工程运用以来的水库综合利用调度技术研究与实践证明,水库调度运用是规划目标实现的重要手段,通过调度运用不断完善和提升规划思想,用科学发展观的规划理念,指导实时调度方案的制定,可以全面提高三峡水库综合利用效益.本文主要通过对防洪规划的认识,基于水库蓄水以来的运用实践,结合其他综合利用任务,对三峡工程防洪规划与综合利用调度技术进行初步的探讨.     

金沙江梯级与三峡水库群联合蓄水优化调度

依据长江上游流域水文气象特征,确定各水库提前蓄水时机。建立了基于防洪、发电和蓄水的多目标调度模型,采用Pareto存档动态维度搜索算法（PA-DDS）优化求解,得到一系列非劣优化蓄水方案。结果表明：在不降低原设计防洪标准前提下,乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝和三峡水库的优化起蓄水时间可分别提前至8月1日,8月1日,9月1日,9月1日和9月10日,与原设计方案相比,优化方案蓄水期年均发电量可增加36.82亿kW?h,增幅3.12%;水库蓄满率达95.09%,提高3.38%。对于蓄水期为平、枯水年份,各水库蓄水时间可进一步提前至8月1日,8月1日,8月25日,8月25日和9月1日,蓄水期年均发电量可增加45.75亿kW?h,增幅4.10%;蓄满率由88.52%提高至93.89%,经济效益显著。     

考虑预警的黄河上游梯级水库防洪调度研究

防洪预警和防洪调度作为防洪减灾的两项非工程措施,在水库防洪运用中起着至关重要的作用。将防洪预警与梯级水库防洪调度结合起来,采用模糊集理论计算预警指标,并进一步确定预警指数与预警等级,制定预警对策,建立了梯级水库防洪预警体系;在此基础上构建了考虑预警的梯级水库群防洪调度模型,利用布谷鸟算法进行求解,获得最优预警对策和调度结果。结果表明,考虑预警的梯级水库防洪调度比基于泄量控制图的梯级水库防洪模拟调度更为安全可靠,为梯级水库群的防洪预警和调度提供了一种新思路。     

串并混联水电站优化调度与补偿调节多目标多层次模型

本文提出了一种求解串并混联水电站水库群补偿调节和调度的多目标多层次优化法,该法是作者提出的梯级水库群补偿调节和调度的多目标多层次法的进一步发展.该方法中同时考虑了随机径流的自相关关系和互相关关系.应用该模型和软件包已完成了43个系统的优化补偿调节和调度研究,规模最大的一个系统达22座水库38座水电站.     

理想均变率法及其在水库群多目标调度决策中的应用

针对多目标非劣解集非凸时均衡解不唯一的问题,本文将均变率法和逼近理想点法耦合,形成一种新的多目标决策方法—理想均变率法,同时对该方法的最佳均衡解的存在性及唯一性进行了严格的理论证明。以雅砻江流域锦官电源组的多目标调度决策为例,分别对均变率法、逼近理想点法和理想均变率法进行了分析比较。结果表明理想均变率法不仅能得到满足多目标调度需求的最满意方案,而且可以定性、定量地描述防洪、发电与生态三目标间的相互转换关系。该方法理论证明完备,且兼顾冒险型和保守型的决策方式,在实际工作中更易被决策者接受,为多目标决策提供了一种新的有效的方法。     

并联水库群联合防洪预报调度方式优化研究

水库群联合防洪预报调度方式对流域及城市防洪、水资源合理优化配置有重要意义。水库群联合调度不仅要考虑各水库自身约束和预报,还需考虑水库补偿关系,已有试算法经验性强、难以获得全局最优解。文章将优化技术与规划防洪预报调度相融合,提出考虑预报误差的预报调度规则的一般形式和求解思路,建立库群优化调度模型,优化求解各水库的防洪预报调度规则和汛限水位动态控制上限。以清河、柴河水库群为例进行研究,结果表明：联合防洪预报调度相比单库防洪预报调度,清河水库和柴河水库的汛限水位分别可多抬高0.4 m和0.3 m,最大可使汛期多蓄水0.62亿m3。研究结果可为水库群防洪预报调度提供参考和理论依据。     

基于Vague集理论和群决策的大坝病险综合评价方法

针对水库群坝安全评价及除险加固决策中每座水库存在多个不可公度的多属性问题，提出了基于Vague集理论的多属性群决策方法，并将其应用于武汉市水库群坝安全评价和除险加固决策问题中。通过计算每座水库的支持目标集、反对目标集和中立目标集，分别得出乐观决策者和悲观决策者对每座水库的Vague估计值;通过对各备选方案偏好值的集结，利用评分函数排定水库群坝达标改造次序，为武汉市各水库的除险加固决策提供了参考依据。     

含混合式抽蓄电站的梯级水电站效益问题研究

针对梯级水电站 “汛期弃水保防洪、枯期少水发电少”、不能最大化开发利用水资源的问题,提出新增混合式抽水蓄能机组的梯级水电站中长期优化调度策略。建立在丰平枯分期电价下,以年发电效益最大为目标函数的模型,用自适应水位廊道法解耦梯级复杂联系的约束条件,逐步优化算法求解。通过仿真验证得到,新增抽水蓄能机组能提高梯级的整体发电收益,丰水年减少弃水,增加枯期电量,为最大化利用水资源改善梯级水量分配提供新思路。     

基于灰色动态规划的梯级电站防洪发电效益研究

梯级电站防洪主要包括电站大坝防洪、库区上游及下游防洪问题，又需要保留汛期蓄水以供发电，由此就带来防洪与发电效率之间的优化问题。文中利用灰色动态规划进行了3级梯级电站的防洪与发电之间的优化计算，获得了最优解，并将其与一般线性规划求解进行了比较分析。因一般线性规划是静态的，不能适应研究对象系统的发展变化，解的漂移大。而灰色动态规划克服了这一缺点，获得了较为满意的优化效果。     

赣江中下游防洪系统调度研究

针对由水库群、航电枢纽、分蓄洪区等组成的赣江中下游复杂防洪系统，以防洪控制断面洪峰削减率最大为目标，建立了赣江中下游防洪系统联合防洪调度模型。以“1961”典型洪水及50年一遇、100年一遇和500年一遇设计洪水为研究实例，采用离散邻域的动态规划—逐步优化算法（DP-POA）进行防洪优化调度，并与常规防洪调度结果进行对比。结果表明：梯级水库和分蓄洪区对于赣江中下游削峰起主要作用，而航电枢纽的削峰作用较为有限；对于“1961”典型洪水，航电枢纽的运行可以在一定程度上降低峡江水库调度期内最高水位，有利于水库防洪安全；采用离散邻域的DP-POA算法的防洪优化调度可以较为显著地削减防洪控制断面洪峰流量，保障下游防洪安全。     

梯级水电站水库水沙联合优化调度研究进展

水沙联合调度由于其多目标特性和求解的复杂性,一直都是水库调度中的难点。文中详细阐述梯级水库水沙联合优化调度的基本理论,并介绍了水库优化调度子系统和水库泥沙冲淤计算子系统,总结了水沙联合调度中多目标的选取、目标函数的建立及约束条件的制定等。探讨梯级水库水沙联合调节计算的常规算法和智能优化计算方法,并对子系统间的耦合机理、水沙的链接方式、多目标的处理方法等水沙联合调度中的关键问题进行了分析,提出了梯级水库水沙联合调度研究中一些有待深入研究的问题。建立水库群水沙联合优化调度模型,来定量地描述梯级水库联合调度运行规则、泥沙输移变化规律,实现兴利、防洪、泥沙输移等的最佳协调,成为有待进一步研究的重点。     

梯级水库防洪调度功能需求分析

梯级水库防洪调度系统是实现流域防洪调度的关键和核心。文中从应用角度出发,分析梯级水库防洪调度的业务需求,提出梯级水库防洪调度系统须具有资料管理、仿真学习、调度计算、安全校验、分析会商等功能,总结出较为实用的水库调度方案制定流程为数据录入、分析试算、闸门反推计算、结果安全校验、成果表达,推进了梯级防洪调度系统的实用化、智能化。     

混联水库群的双量调度函数研究

构建了水量调度函数和能量调度函数相结合的双量调度函数来模拟指导混联水库群联合调度运行。以三峡梯级和清江梯级组成的混联水库群为研究对象,选择1951-2011年实测旬径流系列进行模拟调度。结果表明:混联水库群的非线性双量调度函数方案与常规调度方案相比,多年平均发电量增加68.9亿kW.h,增幅达3.31%,非线性双量调度函数方案调度轨迹接近理论最优调度轨迹,在不降低防洪标准的前提下,可显著增加混联水库群的兴利效益。     

西江流域梯级水库群上下游关系识别研究

梯级水库群上下游关系是流域水资源系统分析的关键环节。本文基于河流编码描述单一梯级水库，构建了梯级水库群上下游关系识别基本框架，并用于分析梯级水库群的空间特征和流域开发利用情况。面向西江流域案例，研究结果表明：西江流域以部分水库为连接核心，超过70%的水库位于所处河流最上游；梯级水库群中，区间汇流面积最大的5座龙头水库与水利枢纽控制23.6%的流域总面积，与众多上游水库存在水力联系，在防洪、供水、发电等调度中发挥关键作用；整体上，西江流域呈现明显的逐级开发特征，各河段上游水库数量随河流等级增加呈指数式增长趋势。研究成果对于分析梯级水库群的功能具有重要的意义。     

梯级水库群发电优化调度的大系统分解协调模型北大核心CSCD

针对标准动态规划算法应用于梯级水库群发电优化调度求解时的"维数灾"问题,基于大系统分解协调原理建立了二级(分解、协调)递阶结构的梯级水库群发电优化调度模型。在分解级,应用多线程技术实现了标准动态规划算法的并行化,以对分解后的单库子系统进行优化求解;单库子系统间的耦合关联作为协调级,反复与分解级交换信息,经迭代计算求得模型的最优解。通过应用于李仙江三库梯级系统的实例验证分析,结果表明该方法可在一定程度上提高求解效率,为复杂工程系统优化提供了理论参考。