水库群联合优化调度知识规则降维方法

水库通常肩负发电、防洪、生态、航运等多重任务,需要在建模过程中均衡考虑水利、电力、环保等相关主体的利益诉求,使得水库群在开展联合优化调度时面临数目众多、形式各异的约束条件.在各项约束的传递、交织、耦合等综合作用下,可行搜索空间大幅缩窄并呈现出复杂的时空关联特征,加剧了水库群优化调度的建模求解难度.为此,从数学集合运算理论出发,提出了集成水库群优化调度多重复杂运行约束的知识规则降维方法:根据实际问题对单一水库开展单阶段、两阶段和多阶段可行域辨识操作,通过各水库的有机协调来动态生成水库群系统的可行决策空间,规避非可行解的无效计算,提高方法的计算效率与寻优性能.工程实例表明,所提方法能有效降低水电调度建模计算测度,切实保障传统算法所得结果的可行性与可用性.     

三峡及上游梯级水库群特大洪水防洪能力研究

三峡上游大规模梯级水库群的建成,极大地改变了三峡水库入库洪水的原始形态,使得三峡水库实际运行时的来水情况与最初设计时发生了很大变化,对下游荆江地区的防洪风险造成了显著的影响.本文通过建立三峡水库入库洪水随机模型和动库容调洪模型,结合三峡水库对城陵矶地区进行防洪补偿的调度规则,从入库洪水形态、调洪计算模型、防洪调度规程三个方面探究在三峡水库与上游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级水库群联合调度下荆江地区的防洪安全.结果表明,仅三峡水库单独拦蓄千年一遇入库洪水,所能控制的最大下泄流量为70160～81160 m³/s,荆江地区的分蓄洪量为72.95～102.08亿立方米,大于荆江地区72.76亿立方米的蓄洪容积,难以保证完全分洪.为避免启用荆江分蓄洪区造成的巨大损失,在不同入库洪水形态和对城陵矶地区进行防洪补偿的调度规则下,三峡上游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级水库群需要预留的最小拦蓄库容为72.11～94.74亿立方米.研究成果可以为长江上游梯级水库群联合防洪调度提供参考.     

梯级水库群联合航运关键问题研究Ⅰ:水陆耦合集散交通系统的概念和框架

随着我国一批大型梯级水利枢纽的兴建与投运,形成大面积库区深水航道,为内河航运提供了良好的契机,也使得沿江沿河地区资源和能源的区位经济优势将更加明显,货物运输量急剧增加,亟需提升货物运输能力.梯级水库群联合航运这一非工程措施以其投资少、见效快成为首选.然而,梯级水利枢纽兴建的同时也截断了航道的连续性,降低了库区航道的通过能力、利用率及影响范围;同时,水库群防洪与发电调度一定程度也制约库区通航能力的提升,使得梯级水库群联合航运面临一系列挑战.围绕上述问题,提出以库区航运为核心驱动的水陆耦合集散交通系统概念,以水利枢纽作为货物集散的"中心点",以库区航道作为集散中心点间的主要"连接线",在库区航运驱动下带动陆路货运量增加并运输至周边经济区域形成"辐射面".在此基础上,进一步论述了此框架下所面临的关键科学问题以及解决方案.相关研究成果可为具有丰富矿产资源和航运潜力的梯级水库群联合航运的规划与实施提供有力的技术支撑.     

金沙江下游梯级与三峡-葛洲坝多目标联合调度研究

溪洛渡-向家坝-三峡-葛洲坝组成的四库梯级水库群是长江上游水能开发、中下游防洪安全和供水保障体系的重要组成部分,开展四库多目标联合优化调度具有重要意义.考虑防洪、发电和供水3个目标建立多目标联合优化调度模型,采用ε约束法,以四库梯级总发电量最大作为主目标,将防洪、供水等目标作为约束条件生成非劣解集;分别选取三峡汛期最高控制水位、最小下泄流量作为防洪、供水约束的情景因子,通过多情景分析,揭示不同来水条件下各目标的置换关系及其机制.结果表明:(1)设置三峡汛期最高控制水位146.5,150,153 m三种情景,其中,相对于146.5 m情景,汛期最高控制水位每提高1 m,多年平均增发电量约7亿kW h,以丰水年增幅最大;(2)最小下泄流量增加10%,四库总发电量多年平均降低5亿kW h左右;(3)三峡水库供水保证率受最小下泄流量影响比溪洛渡水库更为敏感,各种年型下缺水主要集中在枯水期,抬高三峡汛期最高控制水位,不能缓解消落期供水与发电的矛盾.     

三峡库区长江干流及主要支流氮磷叶绿素变化趋势研究

大坝建设对水生态环境的影响一直备受关注.长江三峡工程是目前为止世界范围内最大的水电工程,本文以2006~2015年三峡工程建设和试验性蓄水期长江干流及主要支流共计82个断面水质监测数据为基础进行了分析研究.结果表明,三峡库区长江干流水质保持稳定,支流总体水质有所好转.分年度进行SMK统计分析表明,总氮总磷总体呈上升趋势,且总氮呈现上升断面的数量高于总磷.总氮总磷上升的空间分布明显不同.总氮呈显著上升的断面普遍存在库首和库中地区,并有向库尾延伸的趋势,而总磷呈上升趋势断面在各干支流呈散点分布,在库尾重庆、长寿等地呈现显著升高的断面数量明显高于总氮,而在库首秭归和夷陵等地呈现显著上升断面的占比明显低于总氮.回水区总磷浓度总体高于非回水区,而总氮无明显差异.长江干支流氮磷含量呈上升趋势,但叶绿素a含量仅有约20%断面呈显著上升趋势,且空间分布分散.项目研究结果可为三峡大坝对水环境的影响提供参考,为库区水质管理提供借鉴.     

鄱阳湖与长江干流水量交换效应及驱动因素分析

针对长江与鄱阳湖复杂的江湖关系,立足于"湖补江"、"湖分洪"等水量交换过程,基于概念解析、方法定义等手段,提出了顶托强度指数、倒灌强度指数及水量交换系数的概念和计算方法,定量表征了长江与鄱阳湖间顶托、倒灌、"湖补江"、"湖分洪"等水量交换相互作用及年内变化过程,并利用了TFPW-MK和MK趋势分析法研究了水量交换年际变化趋势,从流域来水差异、三峡水库调度及湖区水位容积变化角度,探讨了驱动江湖水量交换效应变化的机制及量化影响.研究成果表明:综合影响下鄱阳湖汛期7~9月多年平均顶托强度27.5%,时常发生倒灌现象,平均倒灌强度8.3%,水量交换以"湖分洪"状态为主;枯水期12~4月多年平均顶托强度8.8%,水量交换以"湖补江"状态为主.2003年三峡水库运行调度以来,增加了长江中下游干流12~3月流量,湖口顶托强度增加6.0%;汛期削峰作用降低湖口顶托强度4.8%,倒灌强度减弱2.3%.近20年来鄱阳湖湖区容积变化导致多年平均顶托强度降低0.14%.长江与鄱阳湖流域来水差异是直接驱动江湖关系变化的主因.本文加深了对通江湖泊水量交换机理的认识,研究成果可为鄱阳湖湖泊综合治理提供借鉴.     

区域水库群大坝安全评价体系的构建

结合江西省水库群大坝安全评价工作，介绍了区域水库群大坝安全评价体系的构建过程，包括大坝安全评价技术标准的制定、单座水库大坝工程险度评价和风险评估、区域性水库群除险加固全面规划、水库群大坝安全风险排序、大坝病险原因分析及对策研究、除险加固方案的实施效果评价及区域性水库群除险加固动态管理信息系统的建立等内容。该体系在江西省水库群大坝安全评价中的应用效果良好，可为决策者提供科学依据。     

电力系统能量与备用联合优化与精确调度

随着能源与环境危机日益严重,如何建立精确调度模型成为电力市场逐步完善过程中的一个迫切需要研究的课题．目前广泛采用的建模方式是将时间离散化,建立离散时间调度模型,本文首先举例说明离散时间调度模型中所定义的备用容量上、下限存在不可达的情况,即离散时间调度模型中的备用容量上、下限约束条件不严格,从而造成实际调度时存在旋转备用容量无法满足实际需求的情况．通过对机组出力方式与爬坡率关系的详细分析,证明了任意调度时段内机组精确可达的备用容量上、下限与该时段首末时刻机组输出功率相关,并给出了精确可达备用上、下限的计算方法．基于上面的分析结果,建立了能量与备用联合优化与精确调度模型,该模型将能量与备用联合精确调度这样一个连续时间最优控制问题建模成一个非线性规划问题,从而极大地降低了问题的复杂性,避免连续时间最优控制问题所存在的求解困难．应用序列二次规划法对模型进行了数值求解,并对结果进行了讨论,进而验证了模型的有效性．     

黄河流域水库群多目标运行控制协同方法研究

依据协同学原理,提出了水库多目标运行控制的方法,该方法能够综合考虑水资源利用过程中相互冲突的供水、防洪、发电等目标.应用序参量构建了描述水资源子系统协调程度的有序度模型,并结合信息熵原理,建立了有序度熵,作为判定系统是否向协调有序方向演化的根据.对水库运行方式进行调控时,首先用模拟的方法获得初始方案,然后根据有序度和有序度熵对初始方案进行调控.应用该方法对黄河流域水库群的调控进行了研究.     

化学能与物理能综合梯级利用原理

尝试拓展传统热力循环的基本原理框架, 研究提出了化学能与物理能品位综合梯级利用的新原理. 建立了燃料物质能品位、化学反应Gibbs自由能品位和物理能品位三者关联的基本方程; 揭示了燃烧反应Gibbs自由能的品位降低和中低温热的品位提升耦合的化学能品位梯级转化利用规律; 基于化学链燃烧、燃料重整的间接燃烧的研究, 提出了能量释放新机理.     

塔里木河干流水资源的形成及其利用问题

新疆塔里木河干流是典型的干旱区内陆河, 自身不产流, 水资源全部依靠其源流补给, 为纯耗散性河道. 采用时间序列分析方法对塔里木河干流上游三源流(阿克苏河、叶尔羌河、和田河)的年径流量动态变化进行了分析, 建立了源流区的耗水模型, 对源流区来水及耗水的增加趋势给出了定量结果. 分析了干流各测站年径流量的变化趋势, 从而粗略推算了现状条件下各站发生间歇性断流的时段. 建立了干流区耗水模型, 分析了干流上、中游各段耗水特点, 得出了各段耗水随干流来水减少而减少、因人类活动而增加的定量关系.     

雅砻江干流调水与雅砻江上游水利水电开发的战略协同关系研究

南水北调西线二期工程拟从雅砻江干流调水50亿m3。本文讨论了调水工程与调水河流水利水电开发的关系,提出了调水工程与流城生态经济社会实现战略协同的理念。具体分析了:雅砻江引水枢纽建设与雅砻江上游水电开发相结合的问题,引水枢纽以下河段的生态安全在水电开发的同时而化解的问题,与调水工程移民基地建设相关联的农田水利建设问题。建议统一规划南水北调西线二期工程和雅砻江上游水利水电及流域综合开发。     

嵌入式操作系统μClinux进程调度研究

现今嵌入式系统是发展最为快速的计算机领域,Linux在嵌入式领域占有举足轻重的地位。μClinux从Linux2．0内核版本演化而来,主要针对没有MMU的CPU而定制的操作系统。在实际的应用中将原内核没有使用到的模块裁去,保留最为精简的内核。而所做的这些在微控领域的应用已经足够,并没有关注实时问题。本文着重分析μClinux进程调度算法,提高μClinux操作系统的实时处理能力。借鉴Linux2．6内核进程调度原理,对μClinux进程调度算法改进进行可行性研究。     

流域水量调度自适应模型研究

针对流域水量调度中来水和用水随机性特点,将自适应控制理论引入流域水量调度,建立了黄河流域水量调度模型,提出了自适应轨迹跟踪水量调度方法.水量调度控制目标是在整个调度期,各用水单位的用水比例始终逼近既定的分水指标.系统控制参数通过约束条件实现,可调系统参数通过水量平衡模型、水库自调节模型和水量分配模型确定.模型计算表明,水量调度自适应模型能够控制分水过程,使分水比例始终逼近既定的指标.     

中国列车运行调度指挥智能化系统研究

列车运行调度指挥智能化是铁路运输现代化的重要标志,本文根据中国列车运行的特点及实情,结合国外的先进经验,对中国开展列车运行调度指挥智能化系统的研制与开发进行了系统的规划与设计,并对各个阶段的研制与开发内容进行了系统分析与论述。     

单一风电场的短期负荷调度优化策略

随着并网风电场数量迅速增加,单一风电场的调度水平需要提高.如何优化一个周期内风电场机组运行的数量与启停方案,迫切需要研究.针对风电场机组数量众多,调度方案解维数过高的问题,分析风电场机组负荷特性,提取机组负荷特征矩阵,运用FCM模糊聚类算法对风电场机组群进行分类;定义风电场机组运行相对损耗指标和启停相对损耗指标,在风功率预测的基础上,根据总调度指令,应用非线性规划理论建立风电场机组组合优化模型,运用模糊聚类算法和遗传算法相结合对模型进行求解.所建立模型和相应求解方法克服了风电场机组调度解维度过高带来的困难,获得了连续时期的风电场全部机组优化调度.最后,通过算例分析计算了某45MW风电场的多目标机组优化调度,验证了所提出算法的可行性和有效性.