基于多重迭代算法的梯级水库群调度图优化方法

基于梯级水库群中各水库的常规调度图,建立了以梯级水库群多年平均发电量最大为目标的梯级水库群调度图优化数学模型,提出了基于多重迭代实现高维模型降维的求解算法,即以轮库迭代法实现空间多水库降维,以轮线迭代法实现单一水库多调度线降维,以逐次优化算法实现调度线状态降维。万安溪-白沙梯级水库群的算例计算结果表明,该优化方法能获得形态合理的优化调度图,并能有效提高水库群发电量。     

水库群联合调度规则研究

水库群联合调度是现在水资源调配的重点与难点,随着水库群的目标与变量越来越多,联合调度的经典算法和人工智能等算法对于复杂的水库群系统可能会存在难以构建数学模型或者调参复杂等问题。以岳城水库及东武仕水库联合调度为例,综合考虑工业用水、生活用水、农业用水、灌溉用水和生态用水,建立了水库群联合调度模型,通过模拟优化人机算法进行求解,并选取75%来水频率年分析计算水库群联合调度规则,根据水库群联合调度图,提出岳城水库和东武仕水库的具体供水方案,并给出联合调度结果。合理的水库联合调度规则可有效促进区域社会经济发展,改善生态环境。     

基于模拟-优化模式的供水水库群联合调度规则研究

提出了基于模拟-优化模式的混联供水水库群联合优化调度规则求解框架。首先,通过构建虚拟聚合水库,编制联合调度图,以做出水库群对各用水户的供水方案;其次,通过优化成员水库供水任务分配因子,并结合供水水库群常规调度规则,实现共同供水任务在水库间的优化分配。采用改进粒子群算法 （NSPSO） 对观音阁-葠窝-汤河水库群联合供水调度模型决策变量 （联合调度图调度线位置和成员水库供水任务分配因子） 进行多目标优化,分析联合供水调度过程中目标之间的竞争关系,检验联合调度规则的合理性与有效性以及NSPSO算法的优化效率。     

基于模拟-优化模式的供水水库群联合调度规则研究

提出了基于模拟-优化模式的混联供水水库群联合优化调度规则求解框架。首先，通过构建虚拟聚合水库，编制联合调度图，以做出水库群对各用水户的供水方案；其次，通过优化成员水库供水任务分配因子，并结合供水水库群常规调度规则，实现共同供水任务在水库间的优化分配。采用NSPSO算法对观音阁-葠窝-汤河水库群联合供水调度模型决策变量（联合调度图调度线位置和成员水库供水任务分配因子）进行多目标优化，分析联合供水调度过程中目标之间的竞争关系，检验联合调度规则的合理性与有效性以及NSPSO算法的优化效率。     

长江上游水库群多目标优化调度模型及应用研究Ⅰ:模型原理及求解

水库群调度中发电与供水、生态等目标既非完全对立也非完全协调,其优化调度决策非常复杂。本文以长江上游15座大型水库群联合调度为背景,研究建立了包含发电、河道外供水和河道内生态用水等目标的非线性优化调度模型,以逐步优化算法(POA)为基础,引入优化窗口(L)和滑动距离(l)两个参数,提出了扩展型逐步优化算法(E-POA)以提高非线性模型的求解效率与效能。经与线性全局优化策略相比,E-POA方法有效、解集合理。长江上游15座大型水库长系列联合多目标调度计算结果表明,水库群调度在发电、供水、生态等目标存在不对称博弈关系,河道外供水与河道内生态用水竞争强烈,发电与河道内供水竞争较弱。当优化计算的总发电量为总设计发电量的96.3%时,系统的发电量、河道外供水和河道内生态用水目标可达成较好的协调统一。多年平均条件下,15座水库群联合调度的总期望发电量为2625.8~2 700.1亿kW·h,略小于总设计发电量。     

长江上游巨型水库群联合蓄水调度研究

以长江上游30座水库巨型水库群为研究对象,建立提前蓄水多目标联合优化调度模型,采用分区策略、大系统聚合分解、参数模拟优化方法和并行逐次逼近寻优算法求解。研究结果表明:所提模型框架可较好地解决巨型水库群联合蓄水优化调度问题;智能算法对于复杂约束的多目标优化问题可产生大量非劣解;Pareto前沿分布范围均匀且广泛,可供决策者灵活调度。与原设计方案相比,在防洪风险得到控制的前提下,通过水库群提前蓄水联合优化调度,水库总蓄满率由90.40%增加到94.42%,年均增发电量76.5亿kW·h(+3.76%),经济社会效益显著。     

黄河梯级水库群多过程协同调度模型与方法

黄河水少沙多,河道内外用水矛盾突出,梯级水库群调度下供水、输沙、发电、生态等用水过程之间存在复杂的竞争与协作关系,协同调度是提升综合效益的重要途径。本文采用多尺度嵌套和多过程耦合方法,建立了融合供水、输沙、发电、生态等过程的黄河梯级水库群协同调度模型,研究以综合满意度为引导的优化求解方法,选取代表径流系列,提出多过程协同调度方案。结果表明,通过优化黄河梯级水库群蓄泄秩序和下泄过程,协调多用水过程的关系,能显著提高水库调度的综合效益：通过优化河段取水过程,实现了供水时空均衡,流域缺水率控制在11.6%～18.8%;优化水库拦沙-河道输沙过程,减少水库淤积0.65亿t,增加河道输沙1.16亿t,下游河道年均冲刷0.26亿t;优化梯级水库群发电下泄过程,增加发电量64.25亿kW·h;优化断面流量过程,增加非汛期生态水量4.88亿m³。本研究可为梯级水库多目标调度与流域综合管理提供方向性参考。     

基于智能算法的水库群联合调度图优化

简述水库群联合调度的特点及有关优化方法,采用群智能算法与渐进最优性算法相结合的优化方法对水库群联合调度图中的兴利调度图进行优化,给出了供水量和水位同时优化及供水量和水位交替进行优化两种情况下的具体优化步骤。认为优化水库群联合调度图对充分发挥水库工程的群体作用,进一步提高水资源利用的整体效率和综合效益具有重要意义。     

基于改进调度函数的梯级水库群联合调度研究

梯级水库联合调度规律是指导梯级水库优化运行的重要手段,目前尚无完整的梯级水库群调度规律的理论体系.为此,提出一种可获取梯级水库群联合调度规律的改进调度函数方法,并应用逐步回归法对调度函数进行拟合及相关因子的选择.以乌江流域梯级水库群为例,开展其联合调度研究.结果表明,该方法计算结果较原设计方案,多年平均发电量比设计值增加了14.43亿kW.h,涨幅达5％,保证出力提高到2431.9 MW,经济效益显著.     

沅水梯级水库长期发电优化调度研究

根据沅水流域梯级水库群的特点,以三板溪、白市、托口、碗米坡、五强溪等5座水电站发电效益最大为目标,构建梯级水库发电优化调度模型,利用逐步优化-逐次逼近动态规划混合算法进行求解。计算结果表明:沅水梯级水库发电效益最大目标较单一水库优化调度相比,在丰、平、枯水年份可分别增加发电效益0.28亿、0.76亿、0.37亿元。最后对比分析各水平年梯级优化运行与单一水库优化运行的水位控制过程,得出了实现沅水梯级水库长期发电效益最大的各水库控制运行策略,以指导沅水梯级水库实际生产调度。     

珠江梯级水库群联合抑咸优化调度方案研究

建立了以抑咸为目标的珠江流域梯级水库群优化调度模型,采用优化算法对调度方案进行寻优。通过珠江流域典型枯水期实测资料进行模拟计算,将优化计算结果与实际调度结果进行对比分析,优化调度模型在提高补水量的发电效率、缓解电量损失方面具有优势,可为珠江枯水期水量统一调度方案的制定提供借鉴。     

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。     

长江上游控制性水库群联合调度及水资源影响分析

针对长江上游控制性水库群联合调度问题,建立了大规模混联水库群联合优化调度模型,并提出离散微分动态规划(DDDP)和逐步优化算法(POA)相结合的混合方法,实现大规模混联梯级水库群联合优化调度问题的高效求解。在此基础上,结合流域长系列历史径流资料,进行了长江上游控制性梯级水库群调度模拟,分析了联合调度的发电效益;并在此基础上,结合相关研究成果,探究并分析了梯级水库群建成投运后,联合调度对流域水资源的影响。成果表明,梯级水库群的建成及联合调蓄对于长江中下游枯水期的流量补偿效益十分明显,供水、航运以及压咸补淡等综合效益十分显著。     

Flood Control Operation of Reservoir Group Using Yin-Yang Firefly Algorithm

Flood control operation (FCO) of a reservoir is a complex optimization problem with a large number of constraints. With the rapid development of optimization techniques in recent years, more and more research efforts have been devoted to optimizing FCO problems. However, for solving large-scale reservoir group optimization problem, this is still a challenging task. In this work, a reservoir group FCO model is established with minimum flood volume stored in each reservoir and minimum peak flow of downstream control point during the dispatch process. At the same time, a flood forecast model for FCO of a reservoir group is developed by coupling Yin-Yang firefly algorithm (YYFA) with ε constrained method. As a case study, the proposed model is applied to a three-reservoir flood control system in Luanhe River Basin consisting of reservoirs, river channels, and downstream control points. Results show that optimal operation of three reservoirs systems can efficiently reduce the occupied storage capacity for flood control and flood peaks at downstream control point of the basin. The proposed method can be extended to FCO of other reservoir groups with similar conditions.

     

基于灰色关联度与理想点法的梯级水电站多目标优化调度方法

针对梯级水电站群调度目标间的协调问题,建立了多目标优化调度模型,提出了基于灰色关联度法与熵权理想点法相结合的迭代计算方法。应用灰色关联度法将多目标优化模型转换成多个单目标优化模型,并采用逐步优化算法求解,得到多目标优化数学模型的非劣解集,以熵权理想点法从非劣解集中选择最优解。澜沧江流域梯级水电站群的实例研究表明,该方法较好地处理了不同目标间、不同目标权重组合方案间双重多目标优化问题,为协调长期优化调度多目标间的矛盾提供了一种可行方法。     

基于栖息地模型的新安江坝下生态流量研究

通过水力学模型与物理栖息地模型的耦合建立,揭示水文水力学与河流生物生命过程的响应关系,探索水生生物最佳生境所需的生态流量,为构建系统理论提供依据。基于物理栖息地模型,运用MIKE 21二维水力学模型模拟新安江坝下江段不同流量条件下的水深、流量分布,利用PHABSIM栖息地模型作出流量-WUA关系曲线,并得出虹鳟鱼适宜生态流量为160 m3/s,该值介于tennant评价标准极好与最佳之间,分析认为该计算结果更为合理,可为虹鳟鱼的保护和新安江水库的生态调度提供参考。     

基于粒子群算法的水库优化调度模型

基于水库优化调度常用优化方法存在的不足,本文根据水库优化调度的数学模型,将粒子群优化算法运用到水库优化调度中.该算法通过个体间的协作与竞争.实现复杂空间中最优解的搜索分析,具有计算简便,收敛速度快等优点.将混沌优化算法运用到水库调度中,并与其它优化方法比较,获得了较为满意的结果.     

下岸水库对永安溪水文情势的影响分析

为了定量评估永安溪下岸水库对下游水文情势的影响,利用永安溪柏枝岙水文站1980—2020年的径流序列,采用不均匀系数、完全调节系数和集中度分析水库运行前后永安溪径流年内分配变化,并利用RVA法评估水文整体改变度。结果表明：下岸水库的蓄丰补枯作用明显,径流年内分配趋于均匀化;在取得防洪效益的同时,水库的运行也对永安溪水文情势产生了中度改变,改变度达42.82%,对流域内水生生态系统的健康形成潜在影响。     

基于改进遗传算法的生态友好型水库调度

以锦屏梯级水库为案例,从系统工程论的角度出发,将梯级水库作为物理系统,以年发电量为目标函数,建立了梯级水库调度优化模型。为减少水库调度对河道生态系统的影响,在鱼类栖息地模拟的研究基础上,引入目标物种的生态需水过程对调度模型进行动态约束,并采用改进的遗传算法进行求解。研究得到了满足目标鱼类生态需水条件下发电量最大的梯级水库调度策略,并对生态流量满足程度与工程效益损失之间的定量响应关系进行了研究,提出了折中方案选择的基本原则。