基于引水限制调度线的并联水库系统供水优化算法及应用

以实现梯级水库群或者水源连通工程水量补偿式调节为目标,针对并联水库的联合供水特征,采用引水限制调度线控制引水水库可引水量,引入粒子群算法构建了并联水库优化调度模型。通过优化引水调度线提出可以改进并联水库系统的调度规则和调度方法,将优化和常规调度有机结合,并根据并联水库系统实际运行条件设置模型的目标函数、约束条件和参数设置方法。以X市S水库和L水库组成的并联水库系统为实例,采用该模型进行优化模拟。结果表明:并联水库系统经优化年均弃水量比两库单独供水的弃水量减少5 496万m~3,末库容比两库单独供水时提高203万m~3。在95%供水保证率时,并联水库系统供水系统的年供水能力比双库单独供水能力之和提高了5 556万m~3。优化形成的引水限制调度线分布形态合理,并联供水系统经过优化大幅度提高了水库系统的供水能力,证明了基于引水限制调度线的并联水库系统供水优化算法的可行性,该方法对并联水库联合调度具有重要参考价值。     

并联供水水库联合调度规则最优性条件研究Ⅱ：算法开发与实例研究

利用水库调度问题的特征开发高效求解算法是水库优化调度问题算法研究的核心内容。本文以两阶段调度问题与多阶段调度问题应保持最优策略集的一致性作为假设条件,基于本文上篇中并联供水水库两阶段调度问题的最优性条件(K-T条件),设计了该类水库调度问题的优化求解方法,并通过两阶段调度模型的滚动运行,实现并联水库系统长时序优化调度的目的。以辽宁省碧流河水库与英那河水库为例,开展了并联供水工程研究,结果表明:新的算法具有合理性与有效性,较由限制供水规则与参数式规则组合构成的并联供水水库联合调度规则,显著改善了用水户缺水状况,提高了供水保证率。     

并联供水水库解析调度规则研究Ⅱ：多阶段模型与应用

水库调度多阶段决策问题最优策略与多个两阶段决策问题最优策略组合,两者之间的一致性问题是两阶段调度模型应用于实际水库调度问题的瓶颈。为此,本文建立了并联供水水库系统调度规则优选的模拟-优化模型,该模型将多库两阶段调度模型作为子模型进行模拟,优化多库两阶段调度模型的时序参数,采用多种群混合进化的粒子群算法PMSE-PSO进行参数优选。辽宁省碧流河水库与英那河水库联合调度的4种调度规则组合方案的对比成果表明,新的供水调度规则具有一定合理性与有效性,结果优于限制供水规则和参数式规则组合的并联水库系统联合调度规则。     

并联供水水库解析调度规则研究I：两阶段模型

水库群联合调度规则种类繁多、关系复杂,相互影响又相互制约,是水库调度研究的难点与焦点问题。本文建立了并联水库系统两阶段联合调度模型,推导并给出了一套新的具有解析表达形式的并联水库系统联合调度规则,它包括确定时段总供水量的供水规则、蓄水量在不同水库间分配的空间分布规则以及供水任务的分配水规则。理论成果分析表明:这套新调度规则在一定程度上克服了现有并联水库调度规则系统性、适用性较差以及表述形式不统一的缺陷,同时明显优于由限制供水规则确定时段总供水量和由参数式规则进行供水任务分配的组合调度规则。     

并联供水水库联合调度规则最优性条件研究Ⅰ:理论分析

水库群联合调度规则最优性条件是科学制定水库群联合调度策略的理论基础,也是确定水库群蓄放水次序的重要依据。先确定水库群系统总供水量进而优化其在各个水库中的供水任务分配是水库群联合调度中最常见的做法,因而由总供水量确定规则和供水任务分配规则(蓄水量空间分布规则)构成的水库群联合调度规则也是最常见的调度规则。本文以并联水库群系统中这类调度规则为研究对象,采用库恩-塔克条件(K-T条件),给出了这类常用调度规则的最优性条件及其对应的时段可利用水量阈值范围,提出了水库蓄放水优先次序的划分标准。研究结果表明:由总供水量确定规则和蓄水量空间分布规则构成的水库群联合调度规则适用条件较差,而且仅当水库群系统中每个水库可利用水量与系统总可利用水量始终维持在给定的阈值范围内时,并联系统调度运行的最优性才能得到保障。     

水电站群长期优化调度的理论与方法

在现有的水电站群长期优化调度方法的基础上,根据能量转换原理,从实际问题的物理意义出发,提出了一种基于多层神经元网络的水电站群(以两库并联为实例)长期随机优化调度的余留效益统计迭代法(NNRBSI)。该算法仅利用库群随机来水的样本均值和样本协方差矩阵信息,即可进行水电站群长期随机优化调度。     

考虑鱼类生态需水过程的漓江并联水库群生态调度

水库群联合运行带来巨大的经济和社会效益,同时也对河流生态造成诸多影响。为提升漓江流域水库群联合运行的发电、通航、生态保护和青狮潭水库蓄水综合效益,构建了考虑鱼类生态需水过程的并联水库群多目标调度模型,采用第三代非支配遗传算法（NSGA-Ⅲ）对模型优化求解。结果表明：（1）与常规调度相比,优化调度在保障发电工程效益的同时,实现了通航与生态效益的提升;（2）构建的并联水库群多目标生态调度模型,在枯、平、丰水年的生态流量满足率都维持在47%之上,尤其保障了鱼类越冬、产卵和繁殖期的生态需求;（3）实施漓江并联水库群联合生态调度,青狮潭水库在枯水年和丰水年蓄水量分别增加22.26×106 m3和24.55×106 m3,缓解了青狮潭水库供水压力。研究可为并联水库群多目标生态调度提供相关参考。     

伊洛河流域水资源系统优化调度模型研究

针对河流并联供水库群水资源优化分配问题,建立了以相对缺水率最小为目标的流域水量调度应用模型。该模型运用大系统分解协调的基本原理,将并联供水库群分解为多个独立的子系统,子系统间存在控制反馈的联系,同时考虑河道水流传播对系统的影响。利用建立的模型,以伊洛河流域供水库群为研究对象,通过建立虚拟水库,将伊洛河供水库群分为三个子系统,选用整体改进的遗传算法(GA)进行计算求解,并采用常规调度方法进行校核。以水平年2020年为例,得到不同来水条件下伊洛河流域水量调度方案,并对特枯来水情况制定供水三级预警系统。     

泵站供水系统的优化调度方法探讨

该文介绍了当前国内外供水调度系统的现状,分析了调度系统的建模方法,并对两类调度工况模型--宏观模型及微观模型进行了剖析,论述了其各自的适应范围及优缺点,为泵站优化调度系统的选择提供了依据.     

供水管网优化调度决策支持系统开发与应用

供水管网优化调度的目标是运用数据采集、优化决策支持和调度执行等信息化技术,安全可靠地将符合流量、压力和水质要求的水供应给用户.供水管网优化调度决策支持系统包括供水系统的模拟、用水量预测、优化调度决策和运行状态评估.该决策支持系统包括宏观水力模型、微观水力模型、水质模型、考虑供水经济性和水质安全性的多目标优化决策模型.采用单目标优化决策模型与多目标评估体系相结合的方法来考虑供水经济性和水质安全性,开发了供水管网优化调度决策系统,并进行了实践应用.     

蒲石河抽水蓄能电站厂用电系统接线方式的优化调整

蒲石河抽水蓄能电站厂用电系统分为10 kV系统和400 V系统,分别介绍了其接线构成和运行方式。根据厂用电系统接线特点,提出改进机组机旁动力盘接线方法,同时取消自用电400 V四段母线。对厂用电系统接线的优化调整及改进可以提高特殊情况下机组运行可靠性,减少了检修维护工作量。     

扩大单元接线中发电机断路器并联电容器设置方案探讨

本文针对发电机—变压器组扩大单元接线中发电机断路器并联电容器设置方式在运行中存在的问题,提出调整电容器设置使系统可靠运行的方案。     

110kV大塘变电站备用电源自动投入系统的运行维护问题分析

由于新投产大塘110 kV变电站电气设计部分与旧变电站相比较,有较大的差异,特别是二次电压回路的电压信号采集。为避免运行人员习惯性操作造成不能实现备投功能等情况发生,对大塘110 kV备用电源自动投入系统的结构、功能和运行工艺进行研究分析。着重要求运行维护单位在编写大塘110 kV变电站运行维护规程时一定要注意Ⅰ、Ⅱ段母线TV投入和Ⅰ、Ⅱ段母线TV并列的逻辑条件,运行人员要认真学习运行维护规程,熟悉变电站设备的特性,严格按照规程进行操作。同时为运行维护单位编写运行维护规程提供依据,也为类似工程提供有益的经验借鉴及参考。     

考虑抽蓄-风-光-火联合系统运行经济效益的日前优化调度研究

可再生能源大规模开发与利用将助力我国"碳达峰、碳中和"目标的实现。为应对未来大规模具有随机性、波动性和间歇性的可再生能源并网,在兼顾已有火电机组运行的基础上,需推进灵活性储能与可再生能源的联合运行,以实现可再生能源安全经济并网。构建了抽蓄-风-光-火联合运行系统日前优化调度模型,运用Yalmip优化工具箱进行求解,得到联合系统在多种工作场景下日前优化调度结果。结果表明,抽水蓄能可提高联合系统运行经济性,降低系统治理污染成本,减少系统CO₂排放量,提升火电出力稳定性;不同容量配比下的各场景经济性有所差异,联合系统经济效益与可再生能源渗透率呈现非线性相关关系。     

Multi-reservoir Operation Rules: Multi-swarm PSO-based Optimization Approach

Reservoir operation rules are intended to help an operator so that water releases and storage capacities are in the best interests of the system objectives. In multi-reservoir systems, a large number of feasible operation policies may exist. System engineering and optimization techniques can assist in identifying the most desirable of those feasible operation policies. This paper presents and tests a set of operation rules for a multi-reservoir system, employing a multi-swarm version of particle swarm optimization (MSPSO) in connection with the well-known HEC-ResPRM simulation model in a parameterization–simulation–optimization (parameterization SO) approach. To improve the performance of the standard particle swarm optimization algorithm, this paper incorporates a new strategic mechanism called multi-swarm into the algorithm. Parameters of the rule are estimated by employing a parameterization–simulation–optimization approach, in which a full-scale simulation model evaluates the objective function value for each trial set of parameter values proposed with an efficient version of the particle swarm optimization algorithm. The usefulness of the MSPSO in developing reservoir operation policies is examined by using the existing three-reservoir system of Mica, Libby, and Grand Coulee as part of the Columbia River Basin development. Results of the rule-based reservoir operation are compared with those of HEC-ResPRM. It is shown that the real-time operation of the three reservoir system with the proposed approach may significantly outperform the common implicit stochastic optimization approach.     

基于遗传算法的黄河疏浚系统优化计算

黄河标准化堤防建设中使用的LQS两相流潜水泵系统是由3个两相流潜水泵并联加2个泥浆泵串联组成复杂的串并联系统。笔者利用改进的遗传算法对系统进行了优化计算。结果表明,应用遗传算法可以有效地解决LQS疏浚系统的性能优化问题,无论是讣算速度还是计算结果都令人满意,同时可比传统运行方式节约大量能源。该成果已应用于黄河清淤固堤工程中,效果十分明显。     

树状注水管网中高可靠度的拓扑优化方法研究

油田注水管网系统的高效可靠运行在油田生产中是十分重要的。文中采用双网互为备份的方法,运用注水管输理论、图论和最优化理论,以尽可能小的代价来最大程度地提高树状注水管网系统的可靠性。在单管连接和双管连接的情况下,分别对比了有增压设备和无增压设备两种状态下两个网络的可靠度和连接管段的造价。结果表明:双管连接且有增压设备的情况下两个树状网络的可靠度较高。该方法确定了两个树状网络拓扑之间的最优连接方案,保障了整个系统的高效可靠运行。     

粗粒度并行自适应混合粒子群算法及其在梯级水库群优化调度中的应用

为了充分利用现今普及的多核配置计算机,提高大规模梯级水库群优化调度问题的求解效率,提出了梯级水库群优化调度的粗粒度并行自适应混合粒子群算法。该方法以自适应混合粒子群算法为求解基础,采用粗粒度并行设计模式,利用Fork/Join多核并行框架的分治策略,将其初始种群递归划分为多个子种群,平均分配到不同的内核逻辑线程中实现并行计算,并在各子种群优化结束后,合并优化结果集从而输出全局最优解。以澜沧江下游梯级水库群发电优化调度为例,利用该方法进行计算。结果表明,该方法能充分发挥多核配置的计算性能,在4核环境下最大加速比达到3.97,缩短计算耗时1 787.2 s,计算效率显著提高,为我国不断扩张的大规模梯级水库群优化调度提供了一种切实可行的高效求解途径。     

泥浆泵串并联及输沙工作性能分析计算

通过对多台小型泥浆泵和单台大型泥浆泵在实际应用中（串联联合工作）存在问题的分析，提出了相应的结构组合和两者相互适应的工作方式，依据实际工程的要求，地其串并联特性及联合输沙性能进行了分析计算，从理论上分析论证了其优越怀和技术上的可行性，为今后开展此方面的试验研究和应用工作、提高机组的输沙效果打下了基础。