三峡-葛洲坝水利枢纽围堰发电期梯级调度研究与实践回顾

三峡-葛洲坝水利枢纽的梯级调度将直接关系防洪、发电及航运等综合效益的发挥。本文回顾了围堰发电期内与梯级枢纽调度运行有关的研究与实践，包括气象水情预报、蓄水调度、防洪调度、发电调度及航运调度等。对2003至2005年的调度结果进行的简要分析结果表明，围堰发电期三峡-葛洲坝水利枢纽梯级调度为确保三峡工程后续建设、下游防洪、长江航运等提供了保障，取得了可观的社会效益和经济效益，为三峡水利枢纽正常运用后的梯级调度积累了经验。最后对后续研究工作提出了建议。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于合作博弈论的风–光–水–氢多主体能源系统增益分配策略

多利益主体协同互补运行模式是今后能源转型的重要方向之一。提出了基于合作博弈理论的风、光、水、氢多主体能源系统增量效益(增益)分配策略。通过构建出力期望函数来描述多个风、光发电利益主体聚合后出力的随机性问题,并以联盟发电量最大为优化目标统一建立非合作模式下与合作模式下的调度模型。在构造电量增益函数的基础上,应用合作博弈论分别建立Shapley值法、Aumann-Shapley值法的增益分配模型。通过5利益主体以及雅砻江下游流域50利益主体的算例分析得到,梯级水电来水期对风–光–水–氢多主体能源系统合作运行的增量效益影响较大;风–光–水–氢多主体合作运行可以较大幅度提高各主体运行的增量效益和合作联盟的整体效益。     

面向洞庭湖生态需水的三峡水库蓄水期优化调度研究北大核心CSCD

为减轻三峡水库蓄水对洞庭湖生态系统的不利影响,本文建立了以洞庭湖最小生态需水满足度和三峡水电站发电量最大为目标的水库优化调度模型。调度模型耦合支持向量回归技术构建了洞庭湖水位变化的主要驱动因素与最小生态需水满足度关系,采用混沌遗传算法对模型进行求解。开展了不同典型年下三峡水库蓄水期优化调度研究,结果表明:优化调度后,平水年洞庭湖最小生态需水满足度由常规调度的85.40%提高至89.44%,三峡水电站发电量增加3.09%;丰水年常规调度即可满足洞庭湖最小生态需水要求,优化后发电量增加5.85%;枯水年洞庭湖最小生态需水满足度由65.58%提高至66.42%,发电量增加3.42%。研究成果可为通过三峡水库优化调度改善洞庭湖生态环境提供理论基础和具体方案的参考。     

面向洞庭湖生态需水的三峡水库蓄水期优化调度研究

为减轻三峡水库蓄水对洞庭湖生态系统的不利影响,本文建立了以洞庭湖最小生态需水满足度和三峡水电站发电量最大为目标的水库优化调度模型。调度模型耦合支持向量回归技术构建了洞庭湖水位变化的主要驱动因素与最小生态需水满足度关系,采用混沌遗传算法对模型进行求解。开展了不同典型年下三峡水库蓄水期优化调度研究,结果表明:优化调度后,平水年洞庭湖最小生态需水满足度由常规调度的85.40%提高至89.44%,三峡水电站发电量增加3.09%;丰水年常规调度即可满足洞庭湖最小生态需水要求,优化后发电量增加5.85%;枯水年洞庭湖最小生态需水满足度由65.58%提高至66.42%,发电量增加3.42%。研究成果可为通过三峡水库优化调度改善洞庭湖生态环境提供理论基础和具体方案的参考。     

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。     

三峡工程防洪规划与综合利用调度技术研究

三峡工程承担防洪、发电、航运和枯期向下游补水等综合利用任务,其综合利用效益显著.工程运用以来的水库综合利用调度技术研究与实践证明,水库调度运用是规划目标实现的重要手段,通过调度运用不断完善和提升规划思想,用科学发展观的规划理念,指导实时调度方案的制定,可以全面提高三峡水库综合利用效益.本文主要通过对防洪规划的认识,基于水库蓄水以来的运用实践,结合其他综合利用任务,对三峡工程防洪规划与综合利用调度技术进行初步的探讨.     

基于区块链的多主体梯级水电市场交易模型

在电力市场环境下流域梯级电站各投资主体的利益博弈和信息交互,给传统的梯级水电调度带来巨大挑战。基于此,本文提出了一种基于区块链的多主体梯级水电群日前市场交易模型。首先,建立了基于区块链技术的梯级水电市场交易模式,并对传统区块链加密算法进行改进;其次,针对水电站地理分布与经济隶属不一致的问题,建立了多主体梯级水电日前市场交易模型,实现了流域梯级水电地理耦合与经济协调的一致性。然后,引入目标级联分析法,分别以发电商收益最大化和整个流域购电成本最小化为目标进行交替求解,实现了多主体梯级水电站群在个体和整体的统一协调优化。并将其应用于长江干流梯级水电系统进行算例测试,结果表明,所提方法不仅为梯级水电市场交易数据安全性提供了保障,还能够在考虑电站之间协作的同时确保流域梯级联合调度效益最大化。     

分时电价下三峡梯级电站在日前电力市场中的优化运营

针对三峡梯级电站在系统负荷图上峰、平、谷各时段的优化运行,提出了基于分时电价的三峡梯级电站日前优化数学模型;仿真实验研究表明,该模型所确定的调度方案合理可行,效益显著.通过比较在单一电价模式及分时电价情形下三峡梯级电站在日前电力市场出力过程得出,分时电价模型能够使得梯级电站出力更加可靠,综合利用水资源,具有实际应用价值.     

梯级电站聚合降维发电补偿效益分配机制

针对数量较多的梯级水电站,本文以运营管辖关系、上下游关系、调节性能和联调关系为原则,将电站聚合降维成少量主体,考虑梯级所有主体（电站）投产并开展联合调度的合作组合形式,以梯级主体（电站）多年平均发电量最大为目标,建模求解主体发电效益,基于合作博弈理论和“综合赋权”思想,分配主体间和主体内部电站间补偿效益,形成相应的效益分配机制。工程应用实例表明,本文通过对电站聚合降维,有效减少了模型数量,提升了计算效率,更重要的是合理量化和分配了主体、电站间的发电补偿效益,对于协调不同主体、电站共同参与梯级联合调度具有重要意义。     

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。     

梯级水电站水库水沙联合优化调度研究进展

水沙联合调度由于其多目标特性和求解的复杂性,一直都是水库调度中的难点。文中详细阐述梯级水库水沙联合优化调度的基本理论,并介绍了水库优化调度子系统和水库泥沙冲淤计算子系统,总结了水沙联合调度中多目标的选取、目标函数的建立及约束条件的制定等。探讨梯级水库水沙联合调节计算的常规算法和智能优化计算方法,并对子系统间的耦合机理、水沙的链接方式、多目标的处理方法等水沙联合调度中的关键问题进行了分析,提出了梯级水库水沙联合调度研究中一些有待深入研究的问题。建立水库群水沙联合优化调度模型,来定量地描述梯级水库联合调度运行规则、泥沙输移变化规律,实现兴利、防洪、泥沙输移等的最佳协调,成为有待进一步研究的重点。     

水库调度图优先控制线优化方法研究

水库功能众多,而且相互影响相互制约。为协调水库不同兴利目标之间的矛盾,以湖南镇水库为例,提出了水库调度图优先控制线的确定方法。即在湖南镇水库调度图上添加一条指导水库用水优先与发电优先的控制线,以协调湖南镇—黄坛口梯级水库不同兴利目标之间的矛盾。构建了湖南镇水库调度图优先控制线优化的数学模型,采用免疫粒子群算法对该模型进行求解。结果表明:通过此优先控制线,可以有效协调湖南镇—黄坛口梯级水库不同用水之间的矛盾,其综合效益明显提高。     

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.     

梯级水库调度与枢纽经济运行

三峡水利枢纽工程从2003年蓄水投入运行以来,实行了梯级水库联合调度,从挖掘水库调度潜力出发,充分利用水资源,大大提高了枢纽的发电、防洪、航运效益.通过合理优化调度,有效协调枢纽运行各方面矛盾发挥了重要作用,最大限度地发挥了梯级枢纽的综合效益.     

关于三峡水库泥沙计算可靠性的讨论

本文通过天然资料等分析，讨论了三峡论证期间的水库泥沙数学模型计算的可靠性。提出当时采用的挟沙力系数有偏大倾向。同时，当时在用丹江口水库资料验证三峡数学模型时，计算淤积量也呈偏少趋势，这似与挟沙力系数偏大有关。若减小挟沙力系数，三峡水库泥沙淤积将大量增加，对通航、防洪和移民可能带来不利影响。尽管在三峡上游即将建设梯级水库，上游拦沙对缓解三峡水库淤积有利，但考虑到泥沙计算中存在较多不确定因素，抓紧利用三峡蓄水后的泥沙观测检验数学模型，使三峡工程渐进稳妥发挥其最大效益；同时，抓紧研究水库优化调度措施，减少泥沙淤积、增加防洪能力仍是十分必要的。     

梯级水库汛限水位动态控制域计算方法研究

针对共同承担下游防洪任务的梯级水库,建立了基于库容补偿的梯级水库汛限水位动态控制域计算方法;分别建立了上、下库有富余防洪库容情形下的防洪库容置换模型,并从防洪有利和蓄水有利角度建立了改变上库出库过程的调度策略;以滹沱河岗南-黄壁庄梯级水库为例,建立了有富余防洪库容的水库水位与关联库汛限水位抬升值之间的关系,取得了合理的结果。