毛家村水库长期优化调度研究

针对毛家村水库及电站的实际情况，根据动态规划的最优性原理，建立了以水电站年平均发电量最大为目标函数，以各时段水库的发电用水为决策变量的水库长期优化调度模型；并对径流资料进行分析，建立了随机模型；对样本径流资料和模拟序列分别进行了长期优化调度计算，得到水库的最优调度过程．     

基于蚁群算法的水库调度图优化研究

在满足发电保证率的条件下,以年均发电量最大为目标,建立了基于模拟的水库调度图优化模型。通过混合编码描述调度线的形状,采用蚁群算法优化关键点,求解模型。以隔河岩水电站为研究背景,开展隔河岩水库优化调度图编制研究。计算结果表明,较原设计方案,水库优化调度图年均发电量可提高0.32亿kW.h,提高幅度约1.21%,经济效益显著。     

考虑生态调度的水库多目标调度模型初步研究

针对水库运用过程中发电、防洪与生态之间的矛盾,建立了水库发电、防洪与生态调度子模型;然后以水库发电、防洪与生态调度为基本目标,应用多目标决策方法,建立了水库多目标联合调度模型;为减少水库多目标联合调度的工作量和难度,以子模型计算结果为基础,建立水库运行参数与目标之间的函数关系,将各目标有机地联系在一起,据此进行水库多目标联合调度.在此基础上,以滩坑水库为对象,进行多目标联合调度表明,模型能较好地反映各目标之间的相互关系和变化过程,具有工作量小、考虑问题全面的特点,是解决水库多目标调度问题的一种有效方法.     

计及生态流量要求的综合利用水库长期优化调度

以黔西北夹岩水利枢纽为研究对象,建立以供水、发电和生态为目标的水库长期调度优化模型,针对该模型多目标且决策维数大于状态维数的特点,提出了耦合权重法和水量分配规则的综合利用水库动态规划求解方法,获得了供水、发电和生态3个目标的非劣解集,并对3个目标之间的竞争关系进行了剖析,在此基础上推荐了供水、发电和生态目标均衡的水库调度方案。结果表明：均衡方案水库多年平均消落水位变化大,说明水库调节作用对3个目标有较为均衡的影响,而以供水综合保证率和生态率属度最大为目标时,水库平均消落水位变化小,说明从供水和满足生态流量角度来看,水库调节作用相对较小。     

黄河小浪底水库水–沙–电耦合过程计算

小浪底水库是保障黄河下游防洪、供水等目标的关键性骨干工程,故研究小浪底水库优化调度方式对于水库塑造下游河道形态及排沙减淤等方面具有重要意义。本研究建立了小浪底水库水-沙-电耦合的优化调度模型,通过经济价值量化发电效益与水库排沙减淤效益,形成发电效益最大和综合效益最大两类优化目标;根据小浪底水库拦沙后期调度规程,对坝前水位、下泄流量、水轮机出力进行约束,并且采用动态规划逐日求解,分析了在不同优化目标下典型枯水年(2015年)与丰水年(2012年)的调度方案及其结果。结果表明：1) 当优化目标为发电效益最大时,2015年和2012年的优化方案分别实现了71.30亿kW·h和102.15亿kW·h的发电量;2) 当综合效益最大为优化目标时,2015年的优化方案可实现排沙量0.31亿t与发电量70.17亿kW·h,而2012年的优化方案可实现排沙量1.66亿t与发电量95.24亿kW·h;3) 两种优化目标都实现了综合效益的提升,而以综合效益最大为优化目标时,牺牲部分发电效益来换取汛期库区冲刷,增加了水库使用寿命与水库排沙减淤效益,相较实际方案进一步提升了综合效益;4) 两个典型年份的优化方案均较实际调度结果实现了发电效益与综合效益的提升,且丰水年的提升更为明显。此外还针对典型年份现有调度方式,提出了相应的优化建议。     

基于遗传模拟的水库发电优化调度模型及应用

为快速高效绘制适宜性强、效益高、便于操作的水库发电调度图,以常规发电调度图运行方式（时历法）作为模拟规则,以保证出力保证率满足前提下发电量最大为目标函数,借助实码加速遗传算法的并行计算能力,把调度图绘制（模拟规则）与有效性检验（智能优化）结合起来,建立水库发电优化调度模型。作为实例,应用该模型于中国某大型年调节水电站优化调度图绘制中。结果表明：该模型是有效的,可以考虑下游生态需水等水电站优化调度若干复杂约束条件与水库管理者的经验（常规调度绘制方法不能）,调度图更符合实际;把调度图的绘制与有效性检验结合起来,得出的调度图无需再检验,较常规方法更为快速高效;利用了遗传算法的并行计算能力,可快速获得满足保证出力要求的多组优化调度方案（调度图）,决策信息更加丰富。     

综合利用水库优化调度模型研究

针对综合利用水库的特点,从充分利用水资源的角度出发,建立了以弃水量最小为目标的优化调度模型,并对此模型采用了变步长增量动态规划方法求解.在求解寻优过程中,利用了前期研究成果的优化调度线做为初始壮态序列,并逐次迭代,直到逼近最优决策序列和最优状态序列.通过实例计算表明,所建立的这种模型是合理的.这一模型在寻求水库弃水量最小的同时,也增加了灌溉、发电、供水方面的效益,为综合利用水库的优化运行提供了依据.     

浅析梯级水库发电优化调度

在水电优化调度中梯级水库发电优化问题一直都是在水电、火电系统的发电规划中的难点所在。在多年发展的基础上,积累了大量的经验,相关的技术越来越成熟,梯级水库发电优化数学模型逐渐明朗,越来越贴近实际。本文着重探讨了在确定性模型条件下的发电优化调度,建立了数学模型,提出了约束条件,综合了三种算法。在市场经济条件下,梯级水库的发电优化调度必将迎来崭新的未来。     

金沙江下游梯级水库发电出力区间优化研究

传统的水库调度单点最优决策常基于动态规划系列算法求解,据此改进得到的区间近优决策虽然提高了调度灵活性,但是受限于径流多样性与目标维度。采用随机径流模拟器扩展径流输入,构建梯级水库发电联合调度模型并结合“参数-模拟-优化”框架,对累积目标（多年平均发电量）、最值目标（最小出力）和阈值目标（出力保证率）进行稳健性优化,应用于金沙江下游梯级水库并探讨多个方案下的优化发电出力区间。结果表明：虽同为发电效益,最小出力目标与多年平均发电量、出力保证率目标依旧存在相互制约的关系;基于maximin指标优化可以提高最值目标的稳健性;折中方案在权衡多个目标的基础上可增加多年平均发电量93.2亿kW·h(+4.96%),采用20%～80%分位数归纳折中方案的坝上水位柔性决策区间,可指导金沙江下游梯级水库发电联合调度运行。     

基于风险分析的水库群供水调度规则

水库调度规则是指导水库调度运行的重要工具.建立了适用于多调出水库单一调入水库供水系统的调度规则提取模型,模型以系统风险最小化为目标,在水库群模拟调度及系统性能评价的基础上,结合智能优化方法,同时优化系统调度规则与调水规模,避免了多调出水库调出水量分配的问题.从风险控制角度,引入并优化不同用水户的限制供水规则,提升了不同时段间供水公平性.模型应用于应城市水库群供水系统,结果表明联合调水后供水系统中生活、工业、农业缺水风险分别增加了0.62、0.45和0.22,易损性指标则分别降低了0.50、0.55、0.34,占原易损性的81%、73%和40%,表明模型具有较好的合理性和有效性.     

考虑入库洪水随机过程的梯级水库防洪优化调度

针对梯级水库防洪优化调度求解过程中存在的入库洪水过程的随机性,以及优化调度模型求解的复杂性这两方面的问题,建立了基于Copula函数的梯级各地区洪水的联合分布函数,通过随机模拟方法得到梯级水库的入库洪水过程;建立了梯级水库防洪优化调度模型,并提出了基于并行搜索思想的PDP算法进行求解。清江梯级水库实例研究结果表明,基于Copula函数的随机模拟方法,能充分考虑洪水地区组成方式的多样性和随机性,从而能模拟对梯级防洪调度最不利的情况;PDP算法比文中其他算法更容易收敛到全局最优解;较常规调度,梯级水库防洪优化调度可进一步降低下游地区的防洪风险。     

大坝防洪安全的风险分析

综合考虑水文、水力不确定性因素及调洪起始水位、调洪规则可选择性等对大坝防洪安全的影响 ,采用随机模拟方法计算大坝防洪安全综合风险率。应用一阶季节性自回归模型对入库洪水进行模拟 ,应用三角分布和正态分布描述水力不确定性对泄洪能力的影响 ,给定调洪起始水位和调洪规则 ,经过水库调洪演算 ,得到水库最高调洪水位随机分布和洪水漫顶风险率。实例结果表明 :水文因素是水库防洪风险的主要影响因素 ,水力因素、调洪规则、起调水位对水库泄洪风险有一定作用     

金沙江梯级水库群供水发电联合调度研究

为使金沙江下游梯级水库群在不同典型年、不同调度期下的实际调度中发挥最大效益,以梯级总发电量最大和缺水量平方和最小为目标,建立金沙江下游水库群优化调度模型,采用NSGA-II算法对其进行求解,得到不同典型年和分周期下的非劣解集,并引入置换率的概念分析两目标间的竞争关系,最后分析了枯水年不同偏好下的水位过程。结果表明：发电与供水目标间的竞争关系主要体现在水库蓄水期与供水期,在汛期与汛前消落期为协同关系;供水-发电目标置换率随梯级发电量呈递增趋势,依据置换率曲线得到不同梯级发电量情况下提高单位发电量对供水造成的影响,在实际调度中设置合理发电量可以使得发电、供水目标效益最大化。     

丹江口水库北调水量的不确定性分析

丹江口水库北调水量受水源区入库径流量变化、受水区需水量变化以及丹江口水库下游社会经济活动等众多不确定因素的影响.采用Thomas-fiering月径流随机模拟技术、动态规划模型和可靠度分析理论,建立丹江口水库北调水量不确定性分析模型,对北调水量的不确定性、可靠度和缺水风险进行定量分析与计算,为水资源调配和南水北调工程水资源的风险管理提供技术依据和参考.     

设计洪水不确定性下的水库防洪风险调度

水库防洪调度中,设计洪水的推求对于水库防洪安全至关重要,而在其实际的推求过程中存在着诸多不确定性因素影响。本文针对设计洪水洪峰、洪量以及洪水过程线多重不确定性,提出了一种水库防洪风险调度模型并进行求解,探求设计洪水不确定性下的水库防洪调度过程。应用Copula函数建立洪峰与最大三日洪量的联合分布模型,采用蒙特卡洛重抽样方法,获取一系列峰量联合设计值;针对传统设计洪水过程线选择的单一性问题,对水库实测洪水过程进行了分类,并对不同类型的洪水过程线进行随机模拟,生成多维不确定性下的设计洪水过程;引入经济学指标条件风险值CVaR(Conditional Value at Risk)来衡量水库防洪调度过程中超过调洪最高洪水位的风险,建立了考虑CVaR的水库防洪调度模型,通过不同的风险系数取值获得不同的水库防洪调度过程。以安康水库洪水过程为例,二次重现期标准下百年一遇设计洪水联合设计值存在着较大的不确定性;采用K-means聚类法把洪水过程分成了三类,并应用蒙特卡洛法对不同类型洪水过程进行随机模拟,获取了考虑不确定性的大量水库设计洪水过程,推求了安康水库不同风险系数下水库防洪调度规则。本文所建立的考虑设计洪水不确定性的水库防洪风险调度模型可为不确定性条件下水库调度规则的制定提供指导。     

Evaluation of optimization operation models for cascaded hydropower reservoirs to utilize medium range forecasting inflow

This paper evaluates the performances of the models that incorporate forecasting inflow for cascaded hydropower reservoirs operation.These models are constructed separately on the concepts of explicit stochastic optimization(ESO)and implicit stochastic optimization(ISO)as well as parameterization-simulation-optimization(PSO).Firstly,the aggregation-disaggregation method is implemented in ESO models to reduce the complexity of stochastic dynamic programming(SDP).And the aggregate flow SDP(AF-SDP)and aggregation-disaggregation SDP(AD-SDP)are constructed respectively.Secondly,in ISO model,decision tree is the well-known and widespread algorithm.The algorithm C 5.0 is selected to extract the if-then-else rules for reservoir operation.Thirdly,based on the PSO model,the hedging rule curves(HRCs)are pre-defined by fusing the storage and inflow as state variable.The parameters of the HRCs are determined by using the simulation-optimization model.Finally,China’s Hun River cascade hydropower reservoirs system is taken as an example to illustrate the efficiency and reliability of the models.In addition,the values of quantitative precipitation forecasts of the global forecast system(10 days lead-time)are implemented to forecast the 10 days inflow.     

Optimal operation of water distribution networks under local pipe failures

The optimal operation of water distribution networks under local pipe failures, such as water main breaks, was proposed. Based on a hydraulic analysis and a simulation of water distribution networks, a macroscopic model for a network under a local pipe failure was established by the statistical regression. After the operation objectives under a local pipe failure were determined, the optimal operation model was developed and solved by the genetic algorithm. The program was developed and examined by a city distribution network. The optimal operation alternative shows that the electricity cost is saved approximately 11%, the income of the water corporation is increased approximately 5%, and the pressure in the water distribution network is distributed evenly to ensure the network safe operation. Therefore, the proposed method for optimal operation under local pipe failure is feasible and cost-effective.     

水电站实时优化调度模型及其应用

本文将随机动态规划（ＳＤＰ）与逐次优化算法（ＰＯＡ）结合起来，提出了水电站水库实时优化调度模型。该模型既能考虑水库调度的长期效益，又可根据实时水情变化及时调整调度决策，做到实时优化调度，克服了长、短期优化调度模型与实际水库调度工作不符，难以应用的缺点。     

SHB水库供水随机模拟

本文以 SHB 水库径流随机模拟模型生成的人工径流资料为基础,建立了考虑水库蒸发、城市供水和农业灌溉等因素的供水模拟模型。并应用统计分析技术对模拟结果进行了全面评估。该项研究对 SHB 水库的扩建决策提供了有力依据。