水库汛限水位实时动态控制研究及风险分析

基于汛限水位动态控制新理念,利用退水预报计算入库洪水,根据上下游面临时刻的工情、雨情、水情、灾情信息预测洪水预见期内的预蓄预泄能力;依托短期降雨预报,在同时保证大坝与下游防洪不成灾的前提下估算后续起调水位;在此基础上将实时预蓄预泄能力与后续起调水位相耦合,提出汛限水位实时动态控制模型.并对其可能产生风险进行分析.最后以于桥水库为例,对不同初始流量的退水阶段与面临未来24h降雨预报不同量级时的汛限水位动态控制期望值及其风险进行计算,结果表明此模型可在一定风险范围内增加水库汛末蓄水机率,为指导水库实时调度提供理论依据.     

梯级建设环境下水电工程施工导流风险分析

梯级建设环境下水电工程施工导流系统风险受到上游梯级洪水蓄泄和下游梯级水库运行的影响。基于对上游已建梯级、区间洪水、支流汇入、上游在建梯级和下游在建梯级等主要组成部分的影响分析,计入上游水库调蓄、区间河槽调蓄作用,考虑天然洪水、上游梯级泄流能力、支流汇入洪水及其叠加方式、区间洪水、下游梯级回水和施工导流系统泄流能力等不确定性因素,按影响次序叠加得到施工洪水,以洪水下泄过程模拟为主要的因素耦合方式,建立梯级建设环境下水电工程施工导流风险测度模型,应用Monte-Carlo方法求解风险度。研究成果为金沙江下游白鹤滩电站施工导流标准决策提供了参考。     

三峡-葛洲坝梯级水库调度对坝下河流的生态水文影响

本文以1901-2002年宜昌水文站日流量作为三峡水库的入库流量,模拟三峡-葛洲坝梯级水库正常运行后的泄流过程,采用水文变化指标法和变化范围法,评估调度对葛洲坝下游河流33项生态水文指标的影响.研究表明:梯级水库运行将坝下河流月均流量在10月份显著降低、5月和6月上旬明显增加、1～3月份普遍增至5000m3/s左右;年...     

考虑日前调峰分配和流量波动平抑的梯级水电双层优化调度

反调节水库平抑下泄水流波动,为上游水电站参与电网深度调峰提供支撑,有利于电网消纳高渗透率间歇性可再生能源,且上游电站增泄流量亦提高反调节水电站出力,实现多赢增效。建立了梯级水电上游调峰电站和下游反调节水库的协调调度模型,包含日前调度层和实时调度层。日前调度中优先安排上游电站调峰出力,应用滑动平均滤波方法平抑调峰非恒定流,以实现反调节水库在满足库水位、下游河道断面流量等约束下平稳泄流,并对滤波参数及日前调峰计划滚动调整以免约束破坏。实时调度侧重于跟踪并及时修正实时运行与日前计划的较大偏差,确保日前计划的顺利执行。最后以某梯级水电站为例,通过Matlab编程仿真表明:所提策略对指导调峰?反调节水库的联合运行具有较强实用性。     

梯级水库下游工程施工导流流量优化设计研究

通过汛期临时改变梯级水库上游可调节水库运行方式,提出减小梯级水库下游工程施工导流流量的优化设计方法,并以黄河上游积石峡水电站施工导流流量的优化设计为例进行分析计算.     

基于上游水电站控泄的施工导流风险分配研究

在梯级电站逐渐增多的情况下,上游水电站控制下泄流量是降低下游施工导流风险的有效途径。针对传统导流风险研究较少考虑施工导流系统与梯级电站的关联,本文按照洪水的行进方向,概化梯级建设条件下的施工导流系统,分析上游已建水电站控泄对下游导流系统的影响。通过临时控泄规则下的调洪演算,叠加上游水电站下泄洪水与区间洪水,模拟计算梯级建设条件下的施工导流风险。将导流风险分配与上游水电站控泄规则以及下游导流方案耦合起来研究,建立上游水电站控泄条件下的施工导流风险分配模型,协调上游水电站和下游导流系统目标,实现梯级建设条件下的施工导流系统风险的协调与系统优化。最后通过算例分析表明这种方法是有效、可行的。     

考虑动态水流滞时的梯级水库群日优化调度

梯级水电站水库群短期优化调度中,通常忽略梯级水库间水流滞时的影响或将其作为常数进行考虑,实际上水流滞时是随着上级水库出库流量大小、河道槽蓄状态、区间入流等因素动态变化,想要准确预测下级水库入流是存在困难的。因此,采用多种方法筛选出影响下级水库入库流量的主要因素作为输入,利用神经网络建立输入与下级水库入库流量之间的动态函数关系。以锦东和官地水库梯级为例,建立考虑动态滞时的梯级水电站水库群日优化调度模型,并采用逐次优化法对采用动态滞时与固定滞时的优化方案进行求解和对比分析。结果表明：与固定滞时相比,动态滞时下能够更准确地描述梯级水库间的水流联系,同时能够在一定程度上增加梯级水电站水库群发电效益。     

自适应预报方法在入库流量计算中的应用

传统的入库流量计算是采用水量平衡方法由库水位反推，这一方法与坝前水位精度、开（关）闸门等关系很大，流量过程线容易出现锯齿形跳动，影响防洪、发电决策。作者采用自适应预报、动态参数辨识方法，将成安入库汉量计算转换成一个自适应预报问题取得了较好的效果。由于提高了预报合格率，可增加水库防洪与发电效益。研究表明，入库流量的精度不仅与模型阶数有关，还与系统各输入的时滞有较大的关系。     

上游水电站控泄条件下的施工导流效益评价

梯级建设条件下,上游水电站控制下泄流量是施工导流风险调配的有效途径。本文针对上游水电站控泄作用的效益评价问题,以上游水电站和施工导流系统为研究对象,系统分析上游水电站运行方式的转变对自身效益、下游在建工程的影响。以自由泄流工况为基准点,基于施工导流系统的视角,通过分析上游水电站控制下泄流量对施工导流标准、施工进度、防洪安全的影响,计算上游水电站控制下泄流量的综合效益。以发电损失为控泄成本,将效益费用比作为评价准则,经济性论证利用上游水电站控泄作用来分配施工导流风险方法的可行性。最后通过案例分析,表明该方法是有效、可行的。     

极端枯水条件下梯级水库蓄水调度策略——以金沙江下游-三峡梯级为例

以发电效益最大为目标，探究适应极端枯水条件的金沙江下游和三峡梯级水库蓄水策略。结合蓄水效益最大规则和三峡供水调度需求，提出了极端枯水条件下梯级水库蓄水调度方式，以蓄水位目标为控制边界拟定不同水量分配原则的蓄水方案，选择典型极端枯水进行模拟调度和效益分析。结果表明：梯级水库蓄满的临界天然来水条件为8月—9月上旬来水不少于97%频率的典型来水（1994年），9月中旬—11月来水不少于90%频率的典型来水（1992年）；极端枯水条件下，梯级水库通过开展联合补水调度，能够满足三峡向下游供水的调度需求；梯级水库无法全部蓄满情况下，优先蓄满金沙江下游梯级水库可使发电效益更大，推荐优先蓄满白鹤滩水库，其次溪洛渡水库。     

多主体梯级水电参与日前市场下游电站自调度投标策略

在多运营主体流域梯级水电站参与的日前市场出清模型,下游电站作为价格接受者,且出力主要由上游电站中标量决定,但可利用有限出力裕度制定自调度投标策略,拓展收益空间。针对下游电站中标曲线滞后于上游电站,容易错过负荷、电价高峰的问题,提出"峰前腾库、峰后蓄水"出力调整策略来增厚收益;针对天气变化带来下游电站入库流量大尺度波动,消纳困难,提出"调蓄削峰"两阶段出力优化调整策略,以平稳泄流、缓解弃水。下游电站将出力调整曲线上报市场运营机构,进行自调度投标,实现增发增收。最后,以某包含梯级上、下游水电站的系统为例,进行市场交易仿真模拟,结果表明所提策略可有效提高下游电站收益、降低弃水。     

小山水库水文预报及洪水调度

针对小山水库上游流域的特点,介绍了小山水库水文预报情况和水库调度任务、方法、并通过实例详细介绍了洪水调度过程。指出了在洪水调度中存在的问题,以及利用径流系数、典型洪水过程和水量平衡方程预防入库流量是可行的。     

梯级水电站实时发电补偿调度风险分析

在由"龙头"水库与若干日调节或无调节水电站组成的梯级水电中,枯水期末和汛期洪水间隔阶段,"龙头"水库根据下游电站区间来水情况,在正常发电流量外实施小流量泄流补偿,不仅可以提高"龙头"水库的防洪安全性、减少无益弃水,而且可以给下游电站提供更多的发电水量,改善机组的运行效率。文中建立了梯级水电站实时发电补偿调度风险分析模式,提出了梯级水电站实时补偿增益的计算方法、"龙头"水库不同补偿方案下风险的定量化方法以及基于期望增益最大的补偿方案选择方法。实例研究表明所提出的方法是合理、有效的,具有较好的辅助决策价值。     

基于洪水预报信息的水库汛限水位实时动态控制方法研究北大核心CSCD

基于汛限水位动态控制预蓄预泄法的基本思想,研究提出了考虑洪水预报信息的水库汛限水位实时动态控制方法,该方法融合了汛限水位动态控制域的上下限值、洪水预报方案可利用的预见期、下游防洪对象的安全泄量等指标值,在实时调度中以允许超蓄水量和实时超蓄水量二者关系来动态判别水库是预蓄还是预泄。以尼尔基水库为例,研究了如何应用基于洪水预报信息的水库汛限水位实时动态控制方法,制定水库汛限水位实时动态控制方案,并进行相应的风险分析及效益计算。实例研究结果表明,此方法制定的汛限水位实时控制方案,不但没有降低原设计防洪标准,而且增加了水库蓄水量与发电效益,可用于指导水库实时调度。     

梯级水库汛限水位动态控制

本文提出了一种梯级水库汛限水位动态控制方法,以清江梯级水库为研究对象,首先建立清江流域汛期的数值气象水文预报模型,滚动预报流域未来三天的洪水过程;其次建立基于"大系统聚合思想"的梯级水库长期优化调度图模型,通过二元Copula-SAR模型随机模拟梯级水库入库径流以反映其长期变化规律,并采用遗传算法制定优化调度图;最后依据长期与短期调度的耦合原则,建立基于"大系统聚合分解思想"的梯级水库汛限水位动态控制模型,并采用逐次优化法优化得到清江梯级水库汛限水位动态控制方案。研究结果表明:耦合了长期调度规则的梯级水库汛限水位动态控制方案相比未耦合长期调度规则的梯级水库汛限水位动态控制方案和原设计方案,2010年7月中下旬的场次洪水,清江梯级水库发电量分别增加0.59亿k W·h和3.14亿k W·h,增幅为6.20%和45.11%,在不降低防洪标准的前提下可显著提高洪水资源利用率。     

水库月平均流量滚动预报及其不确定性研究

可靠的入库流量预报是支撑水库科学长期调度决策的基础。针对中长期流量预报模型预见期有限及流量预报存在不确定性的问题,采用人工神经网络滚动预报不同预见期流量,在此基础上,利用Copula函数建立预报误差序列的联合分布函数,实现对水文预报误差序列的随机模拟,从而定量描述流量预报不确定性。三峡水库非汛期后期月平均流量预报及其不确定性研究结果表明：所构建的非汛期月平均流量预报模型预报效果较好,可用于滚动作业预报;Copula函数能较好描述预报相对误差序列间相关性,模拟序列相关系数、统计特征值和经验分布与实测序列相差较小,模拟效果较好。研究成果可为水库开展长期优化调度提供有效入库流量信息支撑和决策支持。     

梯级水库发电优化调度搜索空间缩减法及其应用

梯级水库联合调度是对区域水资源进行直接调控的最有效措施之一,相比单库调度,可显著增加社会、经济和生态效益。针对智能算法求解梯级水库优化调度模型搜索效率较低、寻优结果不稳定等缺陷,本文基于发电调度模型中水电站最小出力以及下泄流量约束,提出了搜索空间缩减法。将其与智能算法耦合,利用优化的搜索空间产生高质量的初始种群,同时使算法在更小的搜索空间内寻优,进而提升算法的搜索效率。以典型入库流量下的某梯级水库发电优化调度为例,选用布谷鸟算法进行优化计算,对比了传统搜索空间与优化的搜索空间对算法搜索效率的影响。实例研究表明:缩小可行空间方法可进一步提升智能算法的收敛性以及求解精度,是改善梯级水库调度模型求解效率的一种实用、有效方法。     

基于决策树的梯级水电站泄流补偿调度风险分析

在特定条件下实施泄流补偿调度可增加梯级水电站的发电效益,但来水预报误差可能会造成龙头补偿水库的水头和水量损失,定量评估泄流补偿调度的风险,对泄流补偿决策具有重要意义。以补偿期和回蓄期来水预报误差为风险因子,给出了小流量泄流补偿的风险结构和预报来水的概率描述;建立了小流量泄流补偿风险决策树和补偿期末及回蓄期末水位的计算方法;提出了补偿期和回蓄期风险及两阶段组合风险的定量计算方法;构建了基于期望回蓄水位和可接受风险的小流量泄流补偿决策流程。实例表明,所提出的方法具有较好的辅助决策作用。     

考虑不同生态流量约束的梯级水库生态调度初步研究

限于目前的资料和技术方法,难以给出具有严格生态意义的生态流量过程,对金沙江下游梯级水库的生态调度,考察了最小月平均流量法、7Q10法、Tennant法、规划最小下泄流量等几种常规的生态流量设计方案,以此作为水库下泄的生态约束,并建立梯级水库联合调度优化模型。以金沙江下游梯级为实例,对比分析了不同生态流量约束、不同水库调度方式的调度运行结果。在此基础上,从生态与发电的制约关系、生态流量约束与水文变化度的关系、生态流量设置的合理性标准等方面进行了分析讨论。研究结果表明:(1)考虑常规生态流量约束的生态调度并没有显著降低梯级水库的发电量,总发电量较不考虑生态调度最大降低约2.4%;(2)生态流量约束有利于降低水库调度引起的水文变化度,对比4种生态流量约束方案,从生态角度Tennant法最优,从发电角度规划最小下泄方案最优;(3)对生态调度,仅从下限的角度满足常规生态流量存在局限性,应尽量利用已有的生态信息,强化生态流量设计的生态基础和生态相关性,提高生态调度的目标性和针对性。研究结论将为未来金沙江下游梯级水库的生态调度提供一定的参考。     

梯级水电站实时补偿增益多因素综合分配方法探讨

龙头水库带一串日调节或无调节电站组成的水电梯级,在汛初和汛期两场洪水之间的特定时段开展小流量泄流补偿调度,既可以减少龙头水库无益弃水,又能增加下游电站发电量;分析了影响实时补偿调度增益分配的主要因素;提出了补偿调度增益的计算原理和龙头水库泄流补偿调度风险率与期望损失计算方法;提出了具有明确物理意义的补偿调度增益多因素综合分配模型。通过沙溪流域的实例分析,表明提出的方法能够取得合理的结果。