基于规律的多年调节水库年末消落水位预测模型

本文首先根据金沙江中游梯级水电站优化调度结果,分析了其优化调度规律。分析结果表明,金沙江中游梯级水电站的优化调度规律随来水的丰枯呈规律性衍变,各年的规律都由"保证出力"、"递增流量"、"不弃流量"三个基本元素组合而成。然后基于优化调度规律,分析了龙盘水库年末消落水位的影响因子,建立了龙盘水库年末消落水位预测模型。结果表明,本文建立的模型,机理清晰,精度较高,水库模拟模型和线性规划模型外延性优于人工神经网络模型。本文研究成果丰富了水库调度的机理研究,对金沙江中游梯级水电站年调度计划的制订具有指导意义,对其它"1库N梯"型梯级水电站调度规律的理论与应用研究具有参考价值。     

考虑余留效益的水库长期优化调度图集及应用

优化调度图是水库优化调度的重要工具,余留效益是制约水库中长期优化调度效果的关键因素.本文基于水库坝址历史流量信息,计算水库年末蓄水的长期余留效益;然后根据各时段的来水流量量级及频率,应用动态规划方法,从年末逐时段逆序计算各时段初不同水位的最优期望效益;再建立各时段在时段初水库所处不同水位时,多种典型来水情况下的最优决策...     

分时电价下多年调节水库年末消落水位研究

本文提出了多年调节水库在考虑丰枯分时上网电价条件下 ,如何确定年末消落水位的方法。通过四川省南桠河梯级水电站的优化调度研究表明 ,分时上网电价政策下年末消落水位对多年调节水库的运用调度产生很大影响。考虑丰枯分时电价的多年调节水库水电站长期优化调度模型可以确定出一个较优的年末消落水位 ,使水电站可靠出力提高 ,发电收益最大。该方法对分时上网电价政策下多年调节水库的调度运用具有推广应用价值。     

最小弃水模型在梯级水库优化调度中的应用

本文根据梯级水库系统能量转换的规律,从提高水资源利用率和减少水库系统弃水的角度,提出了最小弃水模型在梯级水库优化调度中的应用。通过实例计算分析,结果表明该模型合理、可靠,具有较高的计算效率与计算精度,为梯级水库优化调度提供了新的思路。     

马迹塘电厂日优化运行方式研究及配套软件系统开发

本文采用湖南资江马迹塘水库来水资料、根据湖南当前分时电价水平,运用动态规划优化理论,分析归纳出马迹塘水电厂日经济运行规律,提出了当前电厂的日运行方式,并开发了配套优化调度软件,研究成果对做好马迹塘电厂乃至资江流域水库联合调度、充分发挥流域梯级水库发电效益具有重要的指导意义。     

三峡水库动态汛限调度对气体过饱和减缓效果研究

由于三峡大坝泄洪而导致的下游河道溶解气体过饱和,对长江中游的水生态特别是鱼类将造成不利影响。为了减缓这种影响,采取一定措施减缓下游河道的气体过饱和现象十分必要。通过水库调度,尽量减少水库出库流量从而减少弃水是一种最为有效和可行的方案。本文设计了4种不同汛限水位的动态汛限调度方案,根据水库调洪计算方法,在丰、平、枯三种典型水文年型下汛期对下游气体过饱和的减缓效果进行比较,结果表明采用动态汛限调度方式可有效缓解坝下溶解气体过饱和现象。本文还对三峡动态汛限调度的可行性进行了简要分析。     

考虑径流不确定性的水库优化调度响应曲面方法

来流的不确定性是造成水库调度困难的主要原因之一。针对这一问题,本文提出了基于径向基核函数的水库优化调度的响应曲面建立方法。该响应曲面用以表达入库流量、水库状态（水位或库容）及其对应的水库该时段最优下泄流量三者之间的关系,包含了不同来流过程下水库最优运行方案的信息。根据所建立的响应曲面以及径流预报,可以快速准确地定位出水库运行的决策方案。研究将该方法应用于某水库以月为单位的长期优化调度中,结果表明,水库优化调度响应曲面的建立过程考虑了水库长期运行中来流不确定性的影响,可以为今后水库的运行调度提供参考。     

梯级水库群汛前消落控制多目标优化方法

大型水库汛前消落控制是流域梯级乃至整个水电系统调度的核心问题之一,关系到电网的安全、稳定、经济运行。该文以乌江干流梯级水电工程为背景,结合贵州电网水火电协调运行需求,提出梯级水库群汛前消落控制多目标优化方法,引入"基尼系数"描述梯级蓄能消落均衡程度,构建了蓄能消落基尼系数最小和发电量最大多目标优化模型;提出耦合"随机原则"和"满意原则"的多情景决策方法,挖掘来水不确定性及年初蓄能状态对目标变化趋势的影响,确定不同情景下蓄能消落基尼系数控制边界,以优选适合的梯级水库汛前消落控制方式。实际应用结果表明,该文方法可以兼顾发电效益和梯级蓄能均衡消落控制需求,得到便于实际调度操作的消落控制方式。     

基于水文指标变化范围法的水库生态调度方案评价

为对水库生态调度方案进行合理评价并选优,本文采用变化范围(RVA)法,对燕山水库下游官寨水文站1954—2000年日均流量资料进行统计分析,并根据分析所得32个水文改变指标(IHA)变化范围确定了环境流量范围。结合目前常用几种生态流量计算方法提出9种生态流量方案,建立生态调度模型,模拟日放水过程。根据模拟日调度流量结果计算各指标的水文改变度,并对其进行分析。最后,根据分析结果,提出了使社会经济目标与生态目标均衡优化的综合效益最优调度方案。     

梯级水电站水库蓄能利用最大化的长期优化调度

以强迫弃水和有益弃水的混合弃水策略为基础,将梯级水电站看作一个整体,建立蕴涵末级水电站弃水电量最小、水力资源电站间分配时的发电量增益最大和水电站总发电量最大的梯级水电站水库蓄能利用最大化长期优化调度数学模型。构建了描述蓄水量、发电引用流量、弃水流量、水库前池水位和放水路水位之间关系的水电站水头特性详细数学模型。基于递归思想,建立以弃水流量和发电引用流量表示的水库蓄水量表达式。针对日调节水电站在长期优化调度中的特殊性,采用比例放大策略,建立了水库的等效库容约束条件。以一个三级水电站为例进行仿真分析,以混合弃水策略为基础的水库蓄能利用最大化优化调度数学模型可以提高约4%的综合发电量,表明了有益弃水策略在合理分配水力资源和提高电站综合发电效益方面的有效性。     

考虑未来径流变化的丹江口水库多目标调度规则研究

气候变化会引起水文循环和入库径流变化,改变当前水库各调度目标的制约关系,影响水库调度规则。考虑未来径流变化对水库调度的影响,推求相应的水库多目标调度规则对未来水库管理有着重要意义。本文以丹江口水库为例,建立了考虑未来径流变化的多目标优化调度模型。以全球气候模式(GCM)模拟结果作为未来气候变化情景,将降尺度处理后的气象要素输入可变下渗能力(VIC)模型预测丹江口水库未来入库流量序列,采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)算法推求多目标调度函数集,结合设计的水库调度图得出兼顾丹江口水库供水和发电的多目标调度规则。通过对比分析发现,目前的调度规则不能很好地适应未来径流变化,而考虑未来径流变化的多目标优化调度规则能有效协调供水和发电的矛盾。以发电和供水为主两种不同调度规则对各目标的影响存在差异,其中主要考虑供水的调度规则能显著提高(18.7%)水库的供水量。     

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。     

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。     

基于边际替代率的水库多目标调度方案决策

为得到入库径流不确定条件下的水库多目标优化调度方案,本文以防洪和发电具有结合库容的三峡水库为研究对象,在对入库径流过程预报误差进行量化估计的条件下,以耦合微观经济学中的等产量和等成本线获取最大效益的原理,将边际替代率应用于水库多目标优化调度方案决策,寻求防洪和发电矛盾对立转化的最佳均衡点。应用于三峡水库的算例分析结果表明,模型不仅可以直观描述丰平枯不同来水情景下的防洪效益和发电效益之间的互馈转化关系,而且能够得到考虑入库径流过程预报误差时的汛前期水库优化运行水位,对于在保障防洪安全的基础下充分发挥水库兴利效益具有重要的理论意义和实际应用价值。     

Fuzzy rule-based model for hydropower reservoirs operation

Real-time hydropower reservoir operation is a continuous decision-making process of determining the water level of a reservoir or the volume of water released from it. The hydropower operation is usually based on operating policies and rules defined and decided upon in strategic planning. This paper presents a fuzzy rule-based model for the operation of hydropower reservoirs. The proposed fuzzy rule-based model presents a set of suitable operating rules for release from the reservoir based on ideal or target storage levels. The model operates on an ‘if-then’ principle, in which the ‘if’ is a vector of fuzzy premises and the ‘then’ is a vector of fuzzy consequences. In this paper, reservoir storage, inflow, and period are used as premises and the release as the consequence. The steps involved in the development of the model include, construction of membership functions for the inflow, storage and the release, formulation of fuzzy rules, implication, aggregation and defuzzification. The required knowledge bases for the formulation of the fuzzy rules is obtained form a stochastic dynamic programming (SDP) model with a steady state policy. The proposed model is applied to the hydropower operation of “Dez” reservoir in Iran and the results are presented and compared with those of the SDP model. The results indicate the ability of the method to solve hydropower reservoir operation problems.     

多年调节水库年末控制水位多目标预测模型研究

针对多年调节水库年末控制水位的优选问题,在分析其年发电量与年末库蓄能量关系的基础上,建立了兼顾多年调节电站装机容量效益的年末控制水位多目标预测模型,并以黄河上游龙羊峡水库为例进行了验证。通过入库径流、年初起调水位对年末控制水位的影响分析,揭示了多年调节水库年末控制水位优选的本质。实例计算结果表明,龙羊峡水库2006年之后的运行方式相对之前,已经有了较明显的改善,提高很大,同时也说明新模型合理有效,可用于指导生产实践。     

基于流量分级策略的水电站分期调度规则提取方法

在水电站优化调度中,确定性优化所得到的最优决策受前后时段径流影响,入库径流的不稳定会使部分时段的调度规则极为复杂,提取存在较大的难度。针对这一问题,提出了一种机理明确的水电站分期调度规则提取思路,即根据各个时段调度规律的稳定性将调度期划分为稳定期与衔接期,并对调度规律稳定期与衔接期分别采用不同的调度规则提取方法。同时,通过分析衔接期径流特性,引入了逐时段流量分级策略,对衔接期最优决策呈现出的上下调度线进行了有效划分。以天生桥一级水电站为对象进行了实例研究,结果证明了该方法的有效性与优越性。     

多目标调度模型在尼山水库的应用

针对多目标水库的特点,建立了四个优化调度目标函数模型。从分析每个模型的可行性着手,采用联解模型的方式,运用逐次优化算法(POA)和遗传算法(GA)推求水库的运行策略。对POA与GA两种方法进行比较,验证计算结果的可靠性。根据求解的优化调度策略和稳定蓄水概率分布图,采用模糊规则确定分区调度图,指导实时调度。运用计算机技术建立考虑时段来水预测的水库优化调度和防洪调度的多目标调度管理系统,部分功能借助于地理信息系统(GIS)实现了可视化。经曲阜市尼山水库的实例验证,该成果具有明显的经济社会效益。     

Incorporating Penalty Function to Reduce Spill in Stochastic Dynamic Programming Based Reservoir Operation of Hydropower Plants

This paper proposes a framework that includes a penalty function incorporated stochastic dynamic programming (SDP) model in order to derive the operation policy of the reservoir of a hydropower plant, with an aim to reduce the amount of spill during operation of the reservoir. SDP models with various inflow process assumptions (independent and Markov‐I) are developed and executed in order to derive the reservoir operation policies for the case study of a storage type hydropower plant located in Japan. The policy thus determined consists of target storage levels (end‐of‐period storage levels) for each combination of the beginning‐of‐period storage levels and the inflow states of the current period. A penalty function is incorporated in the classical SDP model with objective function that maximizes annual energy generation through operation of the reservoir. Due to the inclusion of the penalty function, operation policy of the reservoir changes in a way that ensures reduced spill. Simulations are carried out to identify reservoir storage guide curves based on the derived operation policies. Reservoir storage guide curves for different values of the coefficient of penalty function α are plotted for a study horizon of 64 years, and the corresponding average annual spill values are compared. It is observed that, with increasing values of α, the average annual spill decreases; however, the simulated average annual energy value is marginally reduced. The average annual energy generation can be checked vis‐à‐vis the average annual spill reduction, and the optimal value of α can be identified based on the cost functions associated with energy and spill. © 2010 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.