考虑不同生态流量要求梯级水库群生态调度及其算法

为协调清江梯级水库发电及下游生态效益,实现梯级库群水能资源高效利用和生态效益双赢,本文对清江隔河沿、高坝洲控制断面基础、适宜和理想等级生态流量进行分析计算,并以发电量和生态流量贴近度最优作为目标函数,建立兼顾生态保护的清江梯级库群多目标优化调度模型.进一步,针对传统混合蛙跳算法(SFLA)存在搜索能力有限、易陷入局部最优等问题,从混沌种群初始化、局部搜索方式、基于云模型理论精英青蛙进化和后期启发式激活机制等方面对SFLA进行改进,提出基于混沌云模型理论混合蛙跳算法(CNSFLA).采用该方法求解梯级水库生态调度模型,长系列优化调度结果显示,在保证发电效益和下游控制断面基础生态流量的同时,有效提升其适宜、理想生态流量保证率,总体保证率维持在较高水平;对于枯水典型年,虽然通过算法优化调度,但天然入流偏少导致控制断面部分时段理想生态流量仍无法满足.长系列调度结果对比表明CNSFLA具备高效搜索性能和良好稳定性,可显著提高库群联合调度结果质量.     

汉江上游梯级水电站水库优化运行研究

根据汉江上游石泉、喜河、安康梯级水电站水库群的特点和任务,分别以梯级水电站发电量最大和发电效益最大为目标函数建立优化模型,将逐次逼近动态规划法(DPSA)与逐步优化算法(POA)相结合求解模型,获得梯级水电站长系列优化运行结果.结果表明,梯级水电站水库群优化运行能够充分发挥水库的补偿作用,相比梯级水库群常规调度和单一水...     

溪洛渡-向家坝梯级水库汛末蓄水时间与目标决策研究

针对梯级水库运用过程中蓄水与排沙之间矛盾,本文以溪洛渡-向家坝梯级水库为例,考虑上游修建白鹤滩水库条件,对两座水库汛末蓄水时间进行了优化研究.首先讨论两库蓄水时间调整对梯级水库发电、航运以及泥沙淤积的影响;然后构建梯级水库水沙联调多目标决策模型对两库蓄水时间进行优化决策,得到溪洛渡—向家坝梯级水库蓄水时间与多年平均发电量和库容淤损率之间的非劣解集;最后应用加权理想点评价模型对非劣解进行评价,给出不同目标权重下满足发电和减淤要求的梯级水库最佳蓄水方案.结果表明,(1)增加梯级水库发电量,势必要提前水库汛末蓄水时间,这必以增加库容淤损率为代价;(2)各目标权重不同,最优方案不同.当泥沙目标权重较大时,溪洛渡水库9月21日蓄水比9月11日蓄水好,且泥沙目标权重越大,最优方案对应的向家坝水库蓄水时间越晚;当发电目标权重较大时,溪洛渡水库9月11日比9月21日蓄水好,且发电目标权重越大,最优方案对应的向家坝水库蓄水时间越早.研究成果可为溪洛渡—向家坝梯级水库正式建成后制定合理的调度运用方案提供科学的依据.     

面向生态的流域梯级电站调度研究

针对长江三峡梯级水库长期优化调度问题,建立了考虑多个生态要素的水库群优化调度模型,深入探讨了面向生态的流域梯级电站调度需要考虑的相关要素,并结合三峡梯级水利枢纽工程的实际生态环境状况,提出了7组满足生态时空需求的水库调度方案,建立了以梯级水电站发电效益最大为目标,以生态方案为约束条件的长期优化调度模型,并引入PSO优化算法进行求解,最后结合水库出流过程与天然径流的定量关系给出了调度效果的评价方法.     

清江梯级水库群联合优化调度图研究

针对清江梯级水库群中长期调度问题,根据最优凋度结果确定了调度图的型式,引入了可能出力的概念,对水库群进行聚合,建立梯级总出力与梯级可能出力之间的关系.然后根据总出力是否为保证出力进行决策分解,由此采用一连串的二维水库调度图来描述水库群的联合调度规则.基于模拟调度.建立了优化模型,采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ进行优化计算,得到较好的联合优化调度图.模拟计算表明:对于1951～2005年实测径流系列,若采用梯级水库群联合优化调度图较常规调度方案年均发电量增幅可达2.62%;对于两种随机模拟方法生成的水文径流系列,若采用梯级水库群联合优化调度图,年均发电量可分别提高1.77%和2.52%,理论上经济效益显著.     

多目标调度图对气候变化的自适应研究

以丹江口水库为研究对象,构建多目标调度图优化模型来模拟指导水库调度运行;选择基准年1961~2000年实测旬径流系列进行模拟调度.结果表明:多目标优化调度方式与常规调度方式相比,在不增加防洪风险的前提下,生态供水保证率、多年平均生态供水量和多年平均发电量均得到了提高,且对下游供水量、南水北调工程调水量影响不大,三个生态需水方案的保证率均达到97%以上,多年平均生态供水量和发电量分别增加4.14×108 m3和0.81×108 kW·h,增幅分别达3.21%和2.13%.将GCM模式的输出作为分布式VIC水文模型输入,预测了未来90a三个时期汉江流域的径流变化,并验证多目标优化调度图能很好地适应未来气候情景的变化.     

最小收益风险模型在水库发电调度中的应用

为了在水电站水库优化调度中能对调度方案风险的大小进行量化,应用离散时间、非时齐马尔可夫决策过程,建立了水库中长期调度发电收益最小风险模型,以整个调度期发电收益未超过预先给定目标值的风险(概率)最小为优化准则.考虑到水电尽可能在高电价时段运行以获取更大利润,通过对电力系统的典型日负荷过程分析,确定水电厂时段收益电价与出力的函数关系.与期望发电效益最大模型相比,该模型适合需要对风险有直接限制的决策制定,以体现决策者的意愿或风险偏好.采用随机动态规划法对模型进行求解,并以三峡水电厂为实例,对所建立的模型进行检验,结果表明:该模型有利于水电厂调度人员作出风险决策,并实现水电厂的优化运行.     

基于模拟遗传混合算法的梯级水库优化调度图制定

将遗传算法与系统模拟相结合,提出了基于模拟遗传混合算法制定梯级水库优化调度图的理论及方法,并以乌江上游梯级水库为研究对象,进行实例分析,绘制了梯级水库优化调度图。结果表明,采用该调度图指导水库运行,与长系列补偿调节计算相比,梯级电站多年平均发电量增加了4.3亿kW.h,可为乌江梯级水库群合理调度提供可靠的技术支持。     

三峡梯级短期优化调度大系统分解协调法的应用

针对梯级间流量传播对梯级水电站短期优化调度影响的问题,采用实测资料率定梯级间流量传播系数,构建了计算梯级间下游水电站入库流量的变系数线性回归方程,建立了"以水定电"模式下考虑流量传播影响的梯级水电站群短期优化调度系统分解协调模型.三峡梯级应用实例表明,当上游水库出库流量较小时,流量传播对梯级短期优化调度结果影响较大,且分解协调算法较轮库迭代法可有效减少解算时间,提高模型运算效率.     

“水质控制”在瓯江梯级混合型水库调度中的应用

介绍了浙江电网水库调度应用中瓯江梯级混合型水库水质控制功能植入发电调度中的原理及方法.不同的调度权限对水库调度有不同的目标要求,该方法对存在天然水力联系的梯级水库间进行联调水质,为协调不同调度权限间水库调度需求提供依据,对今后有不同侧重需求的水库调度系统项目建设具有重要的参考价值.     

水库多级兴利调度图编制方法研究与应用

承担多项兴利任务的水库需根据不同任务绘制对应调度线,多级调度图的编制尚未有统一明确的方法.依据径流资料和综合任务进行长系列兴利调节计算,根据排频结果确定允许破坏年份,折减次要任务兴利流量以满足高保证率任务要求,采用上包线的方式选取上、下调配线,采用下包线作为限制供水线,提出基于改进长系列法的水库多级调度图编制方法.选取某南方流域水库为例,该水库承担供水和灌溉综合利用任务,结合任务主次和设计保证率等,完成多级调度图的编制.改进方法解决了破坏年份选取不合理和分界调度协调复杂的问题,可在达到设计保证率要求的同时降低破坏深度,避免人为修改调度图的随意性,有效提高多级调度图编制的准确性,并可为不同调节性能水库的调度图编制提供参考.     

梯级水库叠加影响下汉江中下游流域水文情势变化研究

水文情势是塑造河流生态系统结构和功能特征的关键性因子.汉江是长江最大的支流,为保证汉江中下游的水量,先后实施了汉江中下游梯级渠化工程,将自然河流形态变为河道型水库,对中下游水文情势产生重大影响.这里结合水文指标法(IHA)和变化范围法(RVA),识别了丹江口、王甫洲和崔家营多级水库联合运行蓄水前后对汉江中下游水文情势及其水文改变度的耦合影响.结果表明：随着中下游梯级水库数量的增多,各站流量的整体改变度增加,但与距水库距离远近关系不大;其中沙洋站从41.6%增加到72.1%;水库蓄水后,汉江中下游流量要素中,流量变化率与频率改变度绝对值最大(平均水文改变度为61.2%),其次是高、低脉冲频率与历时、极端流量大小及历时和月平均流量值(平均水文改变度分别为59.9%、54.7%和43.0%),随着上游梯级水库数量的增多,各站水位的整体改变度大大增加,且在皇庄站以上,距离水库越远,改变度越大;水库蓄水后,汉江中下游水位要素中,月平均水位值的改变度绝对值最大(平均水文改变度为68.1%).说明梯级水库对汉江中下游流域的耦合作用与水库数量密切相关,且对水文情势尤其是水位的改变很大.     

电力系统中梯级水电站的日优化运行研究

提出一种综合应用搜索法、动态规划法等实现电力系统中梯级水电站日优化运行的数学模型和算法．它既可用于实时的发电控制，又可用于制定日发电计划，并且能够根据不同的水库起始水位、日自然入流量的变化和梯级间不同的水流时滞进行计算．计算时间比较短，同时考虑了厂内经济运行．通过仿真计算和实际应用证明，模型和算法能满足实际运行需要     

电力系统中梯级水电站的日优化运行研究

提出一种综合应用搜索法、动态规划法等实现电力系统中梯级水电站日优化运行的数学模型和算法。它既可用于实时的发电控制；又可用于制定日发电计划，并且能够根据不同的水库起始水位、日自然入流量的变化和梯级间不同的水流时滞进行计算，计算时间比较短，同时考虑了厂内经济运行，通过仿真计算和实际应用证明，模型和算法能满足实际运行需要。     

龙滩水库工程对红水河天峨站水文情势的影响分析

由于水文情势中的径流过程是影响河流生态系统改变的主要因素,有必要研究龙滩水库建坝前后径流过程的变化。依据建库前后天峨站1980年~2003年和2007年~2015年两个系列逐日径流实测数据,以IHA指标体系为基础,采用可变范围(RVA)法通过分析32个水文改变指标,评估了龙滩水库建设与运行之后下游水文情势特征的变化。计算结果表明:红水河天峨站水文情势综合改变度为70.49%,属于高度改变。水库修建后对逐月径流量、年极端流量及其出现时间、流量频次和延时、流量改变率和频度产生了显著影响。通过对建坝带来的流域水文情势改变情况的分析,为流域管理部门制定合理的水库生态调度方案提供决策支持。     

考虑保证率约束的马氏决策规划和罚因子法

在水电站水库优化调度中，常用马氏决策规划寻求使平均年期望发电量达到最大的最优策略。但是这种策略往往不能满足所谓保证率的要求。本文对带有报酬的完全各态历经的马氏链，根据工程上使用的频率形式保证率的定义，给出它的概率形式的定义。从而把问题归结为一种随机性约束下的马氏决策规划。对于用罚因子法求解这一问题进行了研究，证明该方法的一些在实用上有价值的性质。最后推广到水库优化调度所需要的周期性的情况。     

乌江流域水光互补梯级蓄能调度图绘制

为适应大规模光伏出力接入乌江流域与梯级水电站联合调度、打捆送出的新要求,基于流域实际蓄能控制方式提出了水光互补模式下梯级水电站分期发电策略,确定了汛初、年末关键时间节点的蓄能合理范围,据此绘制了水光互补梯级蓄能调度图,以指导中长期水光互补调度。实例验证结果表明,与流域梯级水电站实际发电量相比,水光互补梯级蓄能调度图能够提高系统发电量0.7亿~2.1亿kW·h；水光互补梯级蓄能调度图编制过程简单、合理,优化调度结果符合实际,可用于乌江流域中长期水光互补优化调度。     

丹江口水库对汉江中下游水文情势的影响

以汉江中游的襄阳水文站1946~1995年日均流量资料为研究对象,采用变动范围分析(RVA)法分析了丹江口水库建库前后汉江中下游水文情势特征变化,定量评价了水文情势改变程度.结果表明,丹江口水库对汉江中下游河流水文改变程度为39%,属于中度改变.水文情势的改变,影响了水库下游重要生物资源的生态环境条件,破坏了河流生态系统完整性以及生物多样性,建议尽快改变现有水库调度模式,开展丹江口水库生态调度研究.     

金沙江梯级水库发电优化调度研究

以金沙江干流梯级水库群为研究对象,建立了兼顾保证出力要求以发电量最大为目标的梯级长期优化调度模型,利用遗传算法求解,同时还考虑了虎跳峡龙头水库的补偿调节作用,结果显示,梯级优化联合调度的效果更好,虎跳峡水库的补偿作用较为明显．     

分区优化控制在水库群优化调度中的应用

以长江中上游15座骨干水库组成的大规模混联水库群联合发电优化调度问题作为研究对象,提出一种新的优化控制方法,其思路是:从流域梯级大规模电站群整体优化角度出发,以总发电量最大为目标建立大规模水库群分区优化调度模型,根据电站所属流域相对位置以及其水力补偿关系进行虚拟分区,以控制区内电站群子系统为对象进行分区优化控制;在此基础上,采用约束廊道法有效解决长期发电优化调度问题中的多约束耦合问题.将该方法应用到长江中上游大规模混联水库群联合发电优化调度问题的求解中,结果表明:所提出的方法求解精度高、时效性好,具有较强的工程实用性,为求解高维、复杂梯级水库群优化调度问题提供了一种新思路.