南水北调东线工程江苏段中长期优化调度研究

在南水北调东线工程主要水源中长期来水预报精度不高且预见期有限的情况下,对调水系统进行科学调度和滚动决策是江苏段综合效益能否充分发挥的关键。本文提出了基于余留期调度成本函数的两阶段随机优化调度方法,在考虑预报不确定性条件下实现工程的中长期滚动调度决策。首先分析各工程单元调度运行规则,基于水量平衡原理提出系统调水成本计算方法;然后分析主要水源历史来水规律,建立余留期成本函数定量表示余留期调水成本;最后针对不同来水条件分别建立两阶段决策模型,滚动生成中长期水量调度方案。结果表明,两阶段决策模型能够克服中长期预报不确定性对调度决策的不利影响,通过多水源互济互调、水源和线路选择有效降低调水成本。     

考虑预报不确定性的水风光互补系统两阶段决策研究

【目的】水风光资源长期预报精度有限,如何应对风光出力和径流的不确定性是充分发挥多能源协同优势的关键,为此,提出考虑预报不确定性的水风光互补系统两阶段决策方法。【方法】将互补系统长期调度多阶段决策划分为包含面临时段和余留期的两阶段决策,通过余留期能量曲面表征余留期不同库容条件与未来风光出力及径流所能产生的发电效益;讨论不同预报水平下水风光资源预报信息的利用方式,提出余留期能量曲面确定方法,并分析预见期利用长度对互补系统效益的影响,确定最佳预见期利用长度;以基于调度图模拟的互补系统调度结果作为对照,评估不同预报水平下两阶段模型的适用性。【结果】选择雅砻江下游水风光互补系统进行实例研究,结果显示：(1)两阶段模型中基于径流序列映射模型的预报信息利用方式能较好地表征余留期效益;(2)随着两阶段决策模型预见期利用长度的增加,预见期的边际效应显著降低,互补系统最佳预见期利用长度为3个月;(3)与调度图相比,两阶段模型推迟水库蓄水和消落时机并加深消落程度,使得发电效益和出力可靠性在预报水平较高时整体高于调度图。【结论】结果表明：两阶段决策模型能够灵活结合多个预见期的预报信息,实现有限预报信息下的互补...     

七浦塘引水对阳澄湖及周围河网水质改善效果分析

针对常见的高锰酸盐指数(CODMn)、五日生化需氧量(BOD_5)、氨氮(NH_3-N)、总磷(TP)、总氮(TN) 5项水质指标,运用综合污染指数法和单因子评价法,分别对2015—2018年阳澄湖、七浦塘及主要河网水质数据进行对比分析。结果显示,阳澄湖区整体水质由重污染转化为污染,主要超标因子为总氮,水质类别已从劣V类转变为V类。七浦塘整体水质除总氮指标仍为V类外,其他4项指标均为Ⅱ、Ⅲ类水平。其他河网主要河流2018年相较2015年的水质类别均有改善,七浦塘调水引流工程对于提高阳澄湖区水体流动性,改善阳澄湖及周边河网水质有重要作用。     

基于EEMD与ANN混合方法的水库月径流预测

为了解决径流序列复杂的非稳态特征并提高径流的预报精度,采用EEMD-ANN组合方法构建径流预报模型,其中EEMD方法通过将非线性非稳态的水文序列分解为多组固有模态分量及趋势项,实现径流序列的稳态化,然后使用ANN方法分别进行预测,进而完成径流序列重构。以黄河龙羊峡水库为例,基于EEMD-ANN预报模型对入库径流量进行了预测,结果表明该方法可较精准地预测径流量。同时,通过对比分析发现,采用EEMD-ANN连续滚动预测月径流量在汛期的预报效果较好,而非汛期可采用同期预报的手段提高径流预报精度。     

大规模风光接入下梯级水电站调度方式研究

风光接入流域梯级水电系统联合打捆外送是解决新能源消纳难题的有效途径,但也使得传统面向单一水电系统的调度方式面临极大挑战。为此,本文系统研究大规模风光接入背景下梯级水电站在长期、日前和实时尺度上的调度方式,并以雅砻江流域锦官梯级多能互补调度为实例,系统评估互补调度效益和风险。结果表明：大规模风光接入背景下,大型水电站水库的中长期水位应提前并加深消落,以增加枯期发电量并减少汛期弃水;互补运行能提升系统调峰能力,且调节水电日出力过程可缓解外送通道竞争;充分发挥梯级水电站的联合调度作用,能分别在日前和实时尺度上对风光功率进行电力补偿调节,弥补风光预测不确定性导致的发电偏差,提高供电可靠性。     

1961—2015年淮河流域气象干旱发展过程和演变特征研究

为刻画连续性干旱事件的时空动态演变过程,本文在时空维度下构建干旱事件发展时空特征变量并进行特征分析,对干旱发展过程和演变特征开展研究。首先确定干旱指标和阈值,然后判别干旱事件的时空连续性,进而建立涵盖干旱逐月集中点、干旱时空集中点、干旱时空迁移速率等12项干旱事件发展时空特征变量,使干旱事件发展时空特征可视化,最后对1961-2015年淮河流域气象干旱事件开展实例研究。结果表明：淮河流域夏旱和春旱发生频率较高,夏秋冬三季连旱年发展过程呈现出起源于沂沭泗河流域,再转向淮河中游,并逐渐向淮河上游迁移的规律,并存在秋旱较为严重的特点;干旱迁移方向对干旱逐月强度大小有一定的影响;受干旱影响最严重的地区主要分布在流域北部;过去干旱强度呈增大趋势,干旱面积呈下降趋势,整体向西北方向迁移,预计未来将向流域东北方向迁移。该研究为全面、精细解析干旱发展过程和时空演变特征提供了新的方法和技术。     

复杂水利-电力约束下梯级水电站短期多层级多目标优化调度研究

电网高强度的调峰调频任务和流域严格的水量调度要求,限制了梯级水电站调度运行的优化空间,造成水调电调协调困难、效益发挥不充分、机组长时间低效运行等问题。本文统筹考虑梯级水电站发电效益、调峰能力以及运行工况等目标,分别建立电网、梯级、电站等不同层级的调度模型,研究多层级多目标协同优化机制,提出模型求解方法。通过不同层级之间相互嵌套,滚动向前,在复杂水利-电力约束条件下保证梯级电站的安全高效运行。以黄河上游水电基地为例,该方法可在保障黄河流域水量调度要求和西北地区高比例风光全额消纳前提下,将梯级水电站发电量提升2.75%,耗水率降低2.38%,机组低效运行时间降低50.64%,且有效提升水电调峰能力,平滑了火电出力过程,对于梯级水电科学调度和安全运行具有科学意义和实际价值。     

考虑预测不确定性的风-光-水多能互补系统调度风险和效益分析

风电、光伏与水电（简称风光水）互补发电系统是提高清洁能源整体利用效益的重要创新模式,随着风电、光伏发电渗透率的增加,如何解决大规模风光接入所带来的不确定性是多能互补系统研究的核心和难点。本文重点探讨日前风光出力预测的不确定性对于多能互补系统风险和效益的综合影响。首先,从可靠性、稳定性和经济性三个方面提出风光水多能互补系统调度运行风险和效益评价体系;建立多能互补系统短期优化调度模型,在日前风光出力预测结果基础上,编制系统日前发电计划;根据风光实际出力情况,滚动更新和模拟水电站实际调度过程。最后,对比分析各电站计划和实际调度运行情况,评价日前风光出力预测不确定性对于多能互补系统风险与效益的综合影响。本文以雅砻江流域锦屏一级多能互补系统为实例进行研究。相比风光水独立运行,风光水互补后系统的发电效益提高了37.13%,且系统出力过程更为稳定。互补系统在年尺度上具有良好的可靠性,但在水库低水位时期,系统失负荷天数明显增多,占全年失负荷天数的96%以上,系统可靠性降低;在汛期,互补后水库的下泄流量最大增加了47.06%,出现水量集中下泄的情况,这给电力部门、下游用水部门以及防护对象带来一定的防洪风险。     

漓江实时补水优化调度研究

以漓江三期补水工程体系为研究对象,对漓江实时补水优化调度进行研究。首先基于马斯京根流量演算法建立了供水水库群放水和控制断面需水的定量响应关系,在此基础上提出考虑河道水流演进滞时和生态需水要求的漓江水库群联合补水实时优化调度模型及相应的调度规则,并通过约束处理技术使模型转化为能通过线性规划求解的问题。实时优化调度模型在漓江流域的应用结果表明:斧子口、川江、小溶江、青狮潭、五里峡、思安江六库联合调度,可以使特枯年份的供水日保证率达到94%以上。研究对维持漓江河道健康、提高通航保证率以及旅游经济效益具有重要的意义。     

ANN、ANFIS和AR模型在日径流时间序列预测中的应用比较

水文预测是水文学为经济和社会服务的重要方面。其预报结果不仅能为水库优化调度提供决策支持,而且对水电系统的经济运行、航运以及防洪等方面具有重大意义。自回归模型(AR模型)、人工神经网络(ANN)和自适应神经模糊推理系统(ANFIS)在日径流时间序列中应用广泛。将这三种模型应用于桐子林的日径流时间序列预测中,不仅采用纳什系数(NS系数)、均方根误差(RMSE)和平均相对误差(MARE)为评价指标,对三种模型的综合性能进行了比较。而且,在对三种模型预测结果的平均相对误差的阈值统计基础上,分析了三种模型的预测误差分布。同时,通过研究模型性能指标随预见期的变化过程评价了三种模型不同预见期下的预测能力。结果表明ANFIS相对于ANN和AR模型不仅具有更好的模拟能力、泛化能力,而且在相同的预见期下具有更优的模型性能,可以作为日径流时间序列预测的推荐模型。