水库群蓄水调度多目标随机规划与聚类分析

梯级水库群汛后蓄水期蓄水时机、速率、次序决策面临径流不确定、多目标竞合关系复杂等问题。针对蓄水期决策难题,构建发电、蓄满、生态、上、下游防洪安全等指标的水库群多目标随机规划模型,生成非劣解集;采用K均值聚类法提取非劣解集类别特征,分析目标矛盾关系及蓄水机制。以溪洛渡-葛洲坝梯级水库群为例,结果表明：蓄水期来水越枯,蓄水难度越大,综合效益越低,枯水年发电量较丰水年下降了21.6%;上游防洪安全与发电量矛盾性最强,由枯到丰相关系数降低了0.047;溪洛渡、三峡蓄水呈分段式变化,前期快速蓄水,中后期缓速蓄水。本研究提出的耦合水库群多目标随机规划与聚类分析方法对于科学制定水库群蓄水方案具有参考价值。     

基于改进微粒群算法的梯级水库群优化调度

为了进一步增强微粒群算法的优化性能,提出了一种改进微粒群算法,并将其用于求解梯级水库群的优化调度.该算法引进了类似遗传算法的交叉和变异算子来提高搜索效率,其中交叉是微粒在解空间中的位置以一定的概率随机进行算术交叉,变异是微粒以一定的概率随机使速度矢量的某一维分量变为0.为了加速收敛,初始微粒群生成时采用了有条件的随机自动生成方式,并利用惩罚函数法来处理边界条件和其它非等式约束.实例计算结果表明,改进微粒群算法具有比常规动态规划法和常规微粒群算法更快的计算速度,且优化调度结果比较满意.     

线性规划在三峡～葛洲坝梯级枢纽优化调度中的应用

本文在对三峡～葛洲坝梯级水利枢纽的出入库流量、历史平均流量、梯级枢纽水头、机组出力曲线以及机组铭牌出力等进行科学分析的基础上,结合三峡工程机组安装投产的进度和电力市场当前的实际,用线性规划的方法对三峡～葛洲坝梯级枢纽的整体发电效益进行研究,制定出了三峡～葛洲坝梯级枢纽发电效益最大化的调度优化方案和实施步骤,通过在三峡～葛洲坝梯级枢纽调度中的实施,产生较明显的经济效益。该方法通过扩展,不仅可以广泛推广到同一水系的梯级流域电站的生产调度实践中,并且对类似梯级电站的其他生产流程的管理提供了分析及解决问题的方法。     

线性规划在三峡～葛洲坝梯级枢纽优化调度中的应用

本文在对三峡～葛洲坝梯级水利枢纽的出入库流量、历史平均流量、梯级枢纽水头、机组出力曲线以及机组铭牌出力等进行科学分析的基础上,结合三峡工程机组安装投产的进度和电力市场当前的实际,用线性规划的方法对三峡～葛洲坝梯级枢纽的整体发电效益进行研究,制定出了三峡～葛洲坝梯级枢纽发电效益最大化的调度优化方案和实施步骤,通过在三峡～葛洲坝梯级枢纽调度中的实施,产生较明显的经济效益.该方法通过扩展,不仅可以广泛推广到同一水系的梯级流域电站的生产调度实践中,并且对类似梯级电站的其他生产流程的管理提供了分析及解决问题的方法.     

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。     

金沙江下游梯级和三峡梯级水电站群联合调度补偿效益分析

为探索金沙江下游梯级和三峡梯级水电站群联合发电调度补偿效益及补偿规律,分别建立以发电量最大为目标的单库优化调度模型和梯级联合优化调度模型,采用经典动态规划法和笔者提出的多精英向导粒子群算法(Elite-guide particle swarm optimization,EGPSO)算法对两模型进行求解,以计算梯级电站群联合调度电力电量补偿效益。选择1999、1983、1992作为丰、平、枯典型代表年径流数据进行计算,分析结果表明:金沙江下游梯级和三峡梯级水电站群联合调度能显著提高梯级整体发电量,减少弃水,补偿效益显著。梯级联合调度中,金沙江梯级对三峡梯级进行电量补偿,在提高枯期出力和季节性发电量的同时,缓解了汛期集中消落带来的调度风险。     

三峡梯级和清江梯级水电站短期联合优化调度方法研究

针对清江高坝洲水电站下游水位流量关系受长江顶托影响和梯级水库间流量传播处理问题,建立三峡梯级和清江梯级水电站短期联合优化调度模型。根据实测资料构建受长江顶托的高坝洲水电站下游水位流量分段函数关系;采用相关分析法对梯级间实测数据进行率定,构建线性回归方程处理梯级间流量传播的计算。运用正弦轮盘赌选择算子的自适应遗传算法求解模型,克服单纯轮盘赌对适应度非负的要求。不同量级典型日流量过程模拟调度结果表明：三峡梯级和清江梯级联合调度效益增加明显。研究成果对未来三峡梯级与清江梯级水库群日发电计划的编制有借鉴意义。     

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。     

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。     

基于鲶鱼效应粒子群算法的梯级水库群优化调度

针对梯级水库群优化调度多约束、高维、非线性和难以求解的特点,将鲶鱼效应机制引入到粒子群算法中提出鲶鱼效应粒子群算法。该算法在进化中通过鲶鱼启发器引入鲶鱼粒子,依据鲶鱼效应调整种群的飞行模式,一方面利用鲶鱼粒子的驱赶作用使粒子种群跳出稳定状态激发活力,从而提高种群多样性;另一方面利用鲶鱼的高素质动态调节对进化过程进行有目的指导,进而保持算法的高搜索性能。算例表明,和标准粒子群算法、混沌粒子群算法相比,鲶鱼效应粒子群算法具有更好的全局寻优能力和较快的收敛速度,能有效地应用于梯级水库群优化调度中。     

三峡梯级和清江梯级水电站群联合调度研究

开展对三峡梯级和清江梯级巨型混联水电站群优化调度研究,分别建立了以发电量最大和以发电效益最大为目标的水电站群联合调度模型,采用POA算法分别计算两个梯级单独运行和梯级联合运行在两种准则下的库容和电力补偿效益。选择1982-1987连续水文周期年的日径流资料进行计算,并与原设计方案相比,两种准则下联合调度的系统年平均发电量分别增加了60.90亿kW.h和60.71亿kW.h,年发电效益分别增加了14.37亿元和14.70亿元;在以发电量最大为准则的情况下,三峡梯级和清江梯级的弃水量分别减少了566.88亿m3和36.73亿m3,系统年均发电量增加了5.80%,库容补偿效益显著。     

梯级水库汛限水位联合运用和动态控制研究

基于大系统聚合分解理论,建立了梯级水库汛限水位联合运用和动态控制模型,在不降低梯级水库防洪标准的前提下,最大限度地发挥梯级水库的兴利效益。以清江流域为例,选取丰、平、枯水典型年汛期3h的资料,分别按原设计方案和梯级水库汛限水位联合运用方案进行调度运行。结果表明:与原设计汛限水位方案相比,梯级水库汛限水位联合运用方案按库容最优分解策略动态控制,汛期发电量可增加1.79亿kW.h,增幅为4.51%;洪水资源利用率提高了2.73%。因此开展梯级水库汛限水位联合运用调度,可显著地提高水库的综合利用效益。     

清江梯级水库汛限水位联合设计与运用

在不降低清江流域自身防洪标准、不影响清江梯级水库在长江防洪系统中发挥作用的前提下,建立梯级水库汛限水位设计与运用模型,科学利用洪水资源。采用清江流域1951-2009年的日降雨径流系列进行分析计算,研究结果表明：水布垭和隔河岩水库的汛限水位分别采用387.5m和196m的方案,在保证原设计防洪标准不降低的前提下,可使清江梯级水库多年平均发电量增加0.21亿kW.h,增幅为0.302%;其中平水年和枯水年增加的发电效益更为显著。开展汛限水位联合优化设计,可显著地提高梯级水库的综合利用效率。     

考虑不同压咸等级的西江水库群多目标调度

咸潮入侵一直是影响西江流域供水安全的重要因素,合理的水库调度成为压咸补淡的关键措施.考虑水库群发电效益和下游梧州断面压咸任务,建立以梯级总发电量最大和压咸流量下限最大为目标的实时优化调度模型进行研究.结果表明:流域主要通过抬高岩滩水位、增加岩滩压咸风险的方式来提高发电量,其余水库负责消减岩滩增高的风险,保证压咸流量;流...     

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。     

梯级库群水流滞后性影响的日优化调度模型研究

水流滞时的存在导致梯级水电站调度期内的水量不平衡,给梯级水电站短期联合优化调度造成困难。基于水量平衡原理建立了考虑调度期和滞后期综合效益的梯级水电站优化数学模型,给出了调度期与滞后期水量发电效益的计算方法;针对所建立的优化模型具有的有后效性问题,提出了轮库迭代与POA相结合求解方法,并推导出迭代通式。以三峡梯级为例开展了实证研究,取得了合理的结果。文中提出的方法结构简单,具有较好的通用性,对考虑时滞的梯级电站的日计划制定具有一定的参考价值。     

基于模拟逐次逼近算法的梯级水电站群优化调度图研究

水库调度图是水电站发电调度运行的基础,然而现有研究和算法大都集中在单库调度图,库群发电调度图成果较少。本文结合我国开发得较为完善的乌江流域梯级水电站群,提出了一种实用的梯级水电站群发电优化调度图制定方法。该方法以单库调度图为基础,综合形成初始的库群调度图,并以此进行模拟调度,即根据两种调度图对长系列资料逐时段计算,获得两种负荷结果,最终运用库群负荷分配调整两种负荷的偏差,获得调度结果;然后以模拟调度统计的多年平均发电量最大为目标,采用逐次逼近算法不断修正两种调度图的基本调度线,最终获得满足精度要求的单库调度图和库群调度图。较常规方法,本方法方便一次性得出水电站（群）调度图。模拟调度结果表明所建立的方法有效、实用,在兼顾电网对电站要求的基础上,大大提高了梯级长期发电效益。     

三峡梯级和清江梯级联合运行影响分析

在建立三峡梯级与清江梯级联合运行模型及计算的基础上,通过对比两梯级单独运行时带来的电力、电量、防洪、航运等方面效益影响。相对对比分析表明,两梯级联合运行后可提高保证出力为440Mw,年均增加发电量18．25亿kW．h,对防洪和航运方面的效益也有积极的影响。研究成果对未来三峡梯级与清江梯级水电运行方式安排,对电力企业在激烈的市场竞争中降低成本提供较强的借鉴意义,也为国家的能源基础产业结构配置提供一定的参考。