分时电价下综合利用水库水电站的运营方式研究

本文首先提出了考虑丰枯分时电价的综合利用水库水电站长期优化运行模型，并应用遗传算法求解出可利用电量，在此基础上，考虑峰谷电价差，以满足供水要求基荷运行，所余电量尽可能用于调峰。通过四川省紫坪铺水库的运用研究表明，它能较好地协调发电与供水矛盾。     

跨流域调水与受水区多水源联合供水模拟研究

为充分发挥外调水与本地水资源联合调度的补偿作用,本研究建立了陕西省引汉济渭与黑河引水工程联合供水系统,绘制水资源系统网络结构图,搭建了水量仿真调度模型;对引汉济渭调入水量设定两种配水情景,对黑河引水工程水源设定多种供水次序,组成多种供水方案,进行模拟计算;并定义月供水可靠度,验证模拟供水过程的合理性,优选不同规划水平年的供水方案。研究结果表明:1引汉济渭配水根据城市用水户供水顺序采取依次按需分配的方式较为合理;2 2020年城市综合生活供水保证率达到95%以上,工业企业、生态环境供水保证率均超过了90%;2030年,这三个用水户供水保证率均超过90%;3引汉济渭工程实施后,黑河引水工程水源在满足河道基流和水库灌区需水前提下给城市供水,显著提高了各水库灌区农业灌溉保证率,2020年及2030年各水库灌区供水保证率均超过了75%。     

丹江口水库的调度管理

丹江口水利枢纽由于目前为初期规模,水库调节性能较差,防洪与兴利间的矛盾十分尖锐。防洪要预留很大的库容,汛末水库往往蓄不满。而发电、灌溉则要求有较高的水位,以增加发电和满足灌溉自流引水。增大预留防洪库容影响兴利用水,而提高水位又降低防洪标准,影响防洪安全。丹江口水库发电与灌溉矛盾也很突出。每年4—6月     

基于低风险生态流量的黄河生态用水调度研究

以黄河下游为重点生态保护对象,构建水库生态用水调度模型,对黄河基准年和未来水平年不同情景的生态用水调度方案进行优化计算。结果表明：现状工程条件下,通过水库生态用水调度,可以保障河道内生态用水;未来水平年,新增工程措施和流域需水管理可减少社会经济和生态的缺水量,其中水需求管理对于缓解流域缺水效果最好;西线由于调水规模大,缩减缺水量效果显著,对于增加下游生态用水的边际效益较低;新增水库所增加的供水效益不明显。     

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。     

三门峡水库水沙综合调节优化调度运用的研究

本文采用系统分析的方法,研究三门峡水库在满足防洪、防凌要求,并使库区保持泥沙冲淤基本平衡、潼关河床高程在允许范围内升降条件下,通过水库调水调沙合理运用,使下游河道淤积减少,同时,使水库灌溉、供水和发电效益最大的水沙综合调节优化调度运用方式。为此,建立了水库水沙联调随机动态规划模型,并围绕“降维”问题,对所引用的泥沙冲淤计算模型作了适当的改进,目标函数是以下游河道泥沙淤积量为基本目标,包括发电、灌溉、供水和潼关河床高程影响,由罚函数和权系数组成的综合目标函数,共有七个状态变量,一个决策变量,水库入流是由流量和含沙量描述的二元随机过程。通过随机动态规划模型求解计算,得出相应的优化调度规划。本文采用优化调度规则和现行调度规则对两组水文系列进行计算,获得了良好的结果(参阅图3)。     

应用现代化管理方法，搞好水库调度，提高综合效益

将目标管理、系统工程及全面管理等现代化管理方法应用于2000年镜泊湖及莲花水库调度工作中，取得了明显的经济效益和社会效益，在满足下游用水的情况下，了水增发电量6500kW.h，为企业增创经济效益1300万元。     

基于状态转移矩阵的梯级水库优化调度确定性离散动态规划方法

基于状态转移矩阵的确定性离散动态规划（DDDP）方法是在考虑水库运行的综合利用的前提下,利用状态转移矩阵寻找出梯级水库优化调度过程中所有的可行策略,基于目标函数逆向搜索可行策略,得出最优解的优化算法。该方法可进行单库优化计算,也可以进行梯级水电站优化计算。文中以锦屏梯级为例,说明该方法可在满足梯级水库上下游生态用水、发电用水等综合利用的前提下,以梯级水电站发电效益最大为目标,求得梯级水库优化调度的较好解。     

水库发电优化调度模型及发电调度规律研究

水库调度图以其操作简单、方便直观等优点,成为指导水电站水库运行调度的常用工具,但依据常规调度图运行时,调度结果很难达到最优,难以充分发挥水库的运行效益。针对水库发电调度图难以充分发挥水库运行效益的特点,建立了梯级水库联合发电优化调度模型,并采用动态规划逐次逼近法（DPSA）与动态规划（DP）嵌套方法进行求解。通过调度图模拟结果与所建发电优化模型的结果进行对比分析,对优化模型的合理性进行了验证,同时应用概率统计方法进一步挖掘水库汛期和非汛期的发电调度规律。对某流域梯级水库的实例应用研究表明,优化运行能够获得更好的发电运行效益,同时,发电调度规律对水电站年调度计划的制订和水库的实际运行具有指导意义。     

干旱期水库供水风险分析的多目标规划方法

阐述了干旱期供水工程运行调度策略研究的必要性,以及水资源规划与管理研究领域目前较常用的干旱期水库供水风险特征体系的一些主要表征指标;建立了基于供水可靠性最大、供水破坏恢复能力最强以及单一时段破坏深度最小的多目标混合整数规划模型,对模型结构进行了具体描述;在实例应用研究中,阐述了多目标的处理方法,并针对多种目标权重组合和水库运行起始蓄水量方案对模型运算结果的影响进行了分析,验证了多目标规划方法在干旱期水库供水风险分析方面的可行性。     

基于改进调度图的西大洋水库综合调度研究

水库的建设为人类带来了巨大的社会经济效益,但同时由于传统的水库在建设和运行时对河流生态系统安全以及库区的环境保护考虑不足,也引发了一系列的生态环境问题。实施兼顾社会经济需求和河流生态健康的综合调度是减轻水库对于生态系统负面影响的主要方法之一。本文提出一种基于改进调度图的综合调度方法,将生态需水作为水库兴利调度的一个用水部门加入水库调度计算,对水库原有调度图和调度规则进行调整。和基于优化模型的多目标调度方法相比,该方法具有简便、直观、可以在缺乏径流预测的情况下使用的特点。本文进一步将该方法应用于大清河流域的西大洋水库,根据下游白洋淀湿地的生态需水要求,绘制了西大洋水库的改进调度图,制定了相应的综合调度规则。根据改进调度图的指导,西大洋水库在协调社会经济用水的同时可以保证白洋淀在平水年、枯水年和丰水年的平均水位分别达到6.78m、6.5m和8.42m,基本能够满足白洋淀的生态需水要求。     

汛期水库调度风险-效益协商决策模型及其应用

针对汛期水库调度多目标决策的特点,以博弈论和模式识别理论为基础,研究建立了汛期水库调度风险～效益多目标协商决策模型及其求解方法和求解思路.模型求解首先确立协商对策的效用赢得区域;接着利用非线性规划方法求得理想Nash协商解;然后以理想Nash协商解作为标准状态模式,采用模糊模式模型求解每个方案的优属度,优属度最大的方案即为决策问题的最优方案;最后给出一个应用研究实例.     

考虑生态用水的水库群优化调度研究

生态用水调度是维持河道生态健康稳定的重要手段,在水库群的调度规则中应当纳入生态用水因素。通过考虑生态流量目标需求,建立了沙河水库群生态用水调度模型,并根据长系列优化运行的结果,对考虑生态的水库群调度规则和生态流量满足程度进行分析。结果表明,进行生态调度能有效减小供水期末的生态破坏,而对社会经济用水影响不大,最小生态和适宜生态流量的保证率分别达到98%和82%,且下游河道的流量更接近天然水流情势;库水位在不同的水平年表现不同的变化趋势,同时水库调度规则受到上下游次序和边界入流的影响,可为水库群联合进行生态用水调度提供依据。     

水电站群补偿调节的递阶控制—关联平衡法

电力系统规划、水电站水库参数选择及水库调度运行要求水电站(水库)群进行最优补偿调节,以提高系统总的保证出力,获得最大的替代容量效益。但随着库群数目的增加,其“维数灾”使得现行一些传统优化方法难于求解,为此,本文应用大系统递阶控制原理和方法,以保证出力最大为准则,供水期出力相等作为关联,应用关联平衡法将库群大系统分解成单个水库手系统来求解,构成水电站群最优补偿调节的二级递阶结构,第一级我们应用可变容差法求解子问题,在第二级应用梯度法,这样上下两级反复迭代来求原问题的最优解。该方法用于大渡河梯级确定型水库群补偿调节的优化计算,得到了满意的成果。计算经验表明,水电站群补偿调节优化问题,应用递阶控制方法,比以前该课题所曾用的传统优化方法,所需计算机存储量少,在一定程度上克服了“维数灾”困难。     

水库群供水优化调度的免疫蚁群算法应用研究

针对水库群供水优化调度问题,本文介绍了一种基于免疫进化的蚁群算法。该算法充分利用了免疫进化算法的全局快速收敛性和蚁群算法的正反馈性,同时在蚁群算法中增加扰动策略,克服了蚁群算法在求解过程中出现初期信息素匮乏、易陷入局部最优解的问题,并将其应用在滦河下游六水库联合供水优化调度中。实例计算表明,该算法求解水库群供水优化调度问题时,结果可靠、合理,计算效率高,从而为求解高维,复杂的水库供水优化调度提供了新的思路。     

气候变化条件下大型灌区小水电群优化运行研究*

大型灌区中的小水电群优化运行方案研究对促进区域清洁能源利用、减少区域碳排放和保护生态环境具有重要意义。本研究以位于中国安徽境内的淠河灌区为例,开展气候变化条件下大型灌区水资源系统模拟和小水电群运行优化研究。结果表明,随着未来区域降雨和气温的微量增加,按现状工程运行方案系统不能满足设计期城市供水保证率要求,而水电站群年均总发电量增加几可忽略。经优化设计后,佛子岭水库汛限库容提高6.2%,供水专线流量方案变更为25.7m3/s,非灌溉期充止库容0.98×108m3,灌溉期充止库容为0.59×108m3,则水电站群年均可多发电115×104k W·h,使灌区供水、发电系统获得可观的社会及经济效益。     

供水调度系统的分时二级自寻优控制方法研究

运用了系统工程中的“大系统分解思想”和“多阶段决策原理” ,诠释了分时在线二级自寻优的控制原理及控制算法 ,采用步进搜索加速寻优的方法预选出组合方案 ,解决了自动预测、搜索各时段水厂或泵站向管网供水的一级最优供水方案和水厂内泵组多种组合的二级最佳开泵方案的在线控制问题。仿真结果证明了该控制方法是可行的。     

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。     

改进的梯级负荷分配耗能最小模型

针对梯级负荷分配耗能最小模型在实际应用中存在的梯级耗能与梯级水库状态转移路径有关的不合常理现象,文中研究了梯级水库的能量变化关系,分析了不蓄电能损失和尾水水头损失对水库能耗的影响,对耗能最小模型进行了改进和完善。以湖南五强溪—凌津滩梯级水库系统为例,仿真结果表明,与按耗能最小模型的最优方案运行相比,按文中改进模型的最优方案运行,梯级系统耗能减少了1.61%,说明改进的模型能够更准确地反映梯级水库系统的能量变化关系和规律。     

黑河金盆水利枢纽引水系统水力设计

黑河水库为西安市城市供水的水源地，在满足城市供水为主的任务要求外，兼顾灌溉、发电等任务。同时又与石头河供水渠道汇流，满足西安市的用水需求，因此引水系统较为繁杂。通过对引水系统水工模型试验时存在的问题的妥善解决，并采取一定的工程措施，取得了较好的运用效果。