耦合集合预报信息的水库高效调度方法研究

预报不确定性是水库调度领域亟待解决的关键难题。集合预报能有效的刻画预报不确定性，但将其直接耦合在水库多目标优化调度模型中会极大地增加计算负担。为此，本文提出了一种耦合集合预报信息的水库高效调度方法。首先，采用同步回代缩减算法将集合预报样本缩减为几种典型场景及对应的发生概率；然后，基于典型预报场景构建水库多目标优化调度模型，使得水库在多场景下性能指标的期望值最优；最后，采用“参数-模拟-优化”框架优化调度规则参数。以引汉济渭跨流域调水工程为例，研究结果表明：基于本文提出的方法制订的调度规则能有效应对预报的不确定性，各性能指标较优且计算负担较小。     

水电厂气象水文综合预报调度模型的建立与应用

水电厂气象水文综合预报调度模型整合了降雨预报方案、中长期水文预报方案、洪水预报方案、水库优化调度方案等现有模型系统。降雨数值预报接入水库预报调度系统后,延长了来水预报预见期,结合文中研究的优化调度模型,使水电厂能够提前调整发电计划、调度方案,增加了水电厂的发电效益和水库的防洪减灾社会效益。     

基于数值降雨预报信息的中期径流预报方法研究

随着数值气象预报水平的不断发展,考虑数值降雨预报信息有利于提高流域径流预报的精度,能够为水库未来的兴利调度决策提供可靠的信息支撑。为此,本文以浑江桓仁水库流域为研究实例,分别采用新安江模型和多元线性回归模型建立流域汛期和非汛期的中期旬径流预报模型,其中模型参数分别采用遗传算法和最小二乘法进行优化率定。在以上模型的基础上,采用美国全球预报系统发布的未来10 d数值降雨预报信息作为降雨输入,预报桓仁水库的中期旬径流。研究结果表明中期径流预报受降雨预报信息的不确定性影响,预报精度随预见期延长而降低,但仍高于传统不考虑降雨预报信息的中期径流预报。     

GFS未来10天数值降雨预报信息的可利用性分析

中期降雨预报为研究中长期降雨径流预报和发电调度模型提供新的信息.本文依据二滩水电站实际径流和发电运行特征,统计了雅砻江流域全球预报系统(GFS)末来10天预报降雨总量分级预报精度,研究GFS降雨预报在汛期旬径流预报中定量及定性应用,并与常用的ARMA类模型相比较,进而分析GFS未来10天降雨预报信息的可利用性及在二滩水电站发电调度中的应用.研究表明,GFS未来10天数值降雨预报信息能为径流预报和发电调度提供较好的旬径流定性预报信息,并可指导实际的发电调度.     

大伙房跨流域引水工程预报调度方式研究

本文以辽宁省的"东水西词"工程为背景,进行大伙房跨流域引水工程预报调度方式的研究.首先,分析基于璜报信息的跨流域调水工程调度方式研究的必要性;其次,利用回归分析法,分析旬降雨、旬初土壤含水量、旬径流量的关系,建立并求解旬降雨径流预报模型,模型精度较高,可应用于调水决策;最后,基于旬径流预报结果、农业用水及来水的相关关系,研究大伙房水库引水后的预报调度规则、预报调度方式以及预报调度图.通过历史资料进行长系列调节,结果表明基于旬径流预报信息的调水调度方式在满足了用水保证的前提下,实现了引水量和弃水量较小的目的.     

基于净雨预报信息的水库防洪调度方式研究

为进一步提高洪水预报信息在水库调度中的应用水平,本文以山东半岛龙角山水库为研究对象,首先构建在实际生产中广泛应用的新安江模型,采用确定性系数和绝对误差评价模型误差,并通过合格率评定径流深预报和峰现时间预报的精度等级。结果表明,各项评价指标在模型率定期和验证期的精度均为甲等,可为水库预报调度规则的制定提供可靠的理论依据。然后利用新安江模型预报出的净雨信息,制定水库防洪预报调度规则,调算不同频率设计洪水,并与常规调度方式下调洪结果作对比。通过比较发现,预报调度模型能够提前预泄,有效降低水库调洪最高水位和减小最大下泄流量,增加削减洪峰流量,对减小水库上下游防洪风险和提高水库防洪效益具有重要意义。     

基于数值降雨预报信息的梯级水库群发电优化调度

在水库群发电调度中,考虑预报信息的联合调度是提高水库群发电效益和稳定性的有效途径。然而降雨预报信息的不确定性将直接影响发电调度的效益。为此,本文首先将降雨量进行分级,给出各降雨量等级的实际降雨概率分布;然后将蓄水库容与径流相融合,并基于参数–模拟–优化模型(PSO)建立PSO-Hedging Rule Curves(PSO-HRCs)调度图。在此基础上,根据实时预报降雨信息,获得各频率条件下的降雨量、径流量和调度决策,同时评估各频率调度决策的弃水和蓄水风险和损失。本文以浑江梯级水库群为例,采用美国全球预报系统(GFS)发布的降雨信息开展研究,结果表明在实例水库采用70%~85%概率对应的调度决策具有较高的效益和稳定性。     

基于径流模型参数不确定性的防洪风险分析

降雨径流模型在防洪预报调度中具有重要作用,然而由于模型参数具有不确定性,即使在观测到实际降雨的情况下也可能产生较大的预报误差,因此,根据预报结果作出的防洪调度决策存在一定的风险。为定量分析预报模型参数不确定性带来的防洪调度风险,本文提出结合普适似然不确定估计(Generalized Likelihood Uncertainty Estimation,GLUE)方法和模拟调度的防洪风险分析方法,以大量同效参数获得可能入库洪水过程集合,进而将模拟结果导入调度决策得到风险事件概率。在双牌流域采用新安江模型进行预报的实例研究说明了方法的有效性,对水库洪水预报调度过程中的风险决策具有应用价值。     

综合利用水库兴利调度的二次优化法

建立了综合利用水库调度期内总缺水量最小为目标的一次优化模型，并将一次优化的水库放水过程作为来水过程，以总发电量最大为目标建立了水库二次优化调度模型。采用增量动态规划法对模型进行求解。通过在陕西省石头河水库中的应用，多种方式和方案的兴利优化调度结果表明，二次优化结果比用传统的模拟调度更为合理可靠。     

洪水预报不确定性分析及其在水库调度决策中的应用研究

洪水预报是汛期水库调度决策的重要支持,其不确定性将直接影响到水库调度运行.传统的模型参数优选方法未考虑不确定性,得到的最优参数在一些场次洪水预报中精度不高,难以满足汛期水库调度要求,需要研究洪水过程预报的不确定性辅助水库调度决策.本文基于常用的水文预报模型和水文不确定性GLUE分析方法,对洪水预报的不确定性进行分析,并将其引入水库调度决策中,建立了应用不确定性分析进行水库调度的决策模型.结果表明,考虑洪水预报不确定性,将能在期望意义上提高洪水预报水平,更好地为水库调度提供决策支持,发挥水库综合效益.     

水库发电优化调度模型及发电调度规律研究

水库调度图以其操作简单、方便直观等优点,成为指导水电站水库运行调度的常用工具,但依据常规调度图运行时,调度结果很难达到最优,难以充分发挥水库的运行效益。针对水库发电调度图难以充分发挥水库运行效益的特点,建立了梯级水库联合发电优化调度模型,并采用动态规划逐次逼近法（DPSA）与动态规划（DP）嵌套方法进行求解。通过调度图模拟结果与所建发电优化模型的结果进行对比分析,对优化模型的合理性进行了验证,同时应用概率统计方法进一步挖掘水库汛期和非汛期的发电调度规律。对某流域梯级水库的实例应用研究表明,优化运行能够获得更好的发电运行效益,同时,发电调度规律对水电站年调度计划的制订和水库的实际运行具有指导意义。     

梯级水电站联合优化发电调度

梯级水电站联合发电调度的优化模型的确定在整个电网经济、安全运行中起着非常重要的作用。文中提出一种新的梯级水电站群联合发电优化调度的调度准则——以单位水体发电电价最高优先发电,在此基础上建立梯级水电站群联合发电优化调度模型及其评价方法。首先建立基于四层水体的水库能的水电站发电模型,在此基础上提出单位水体发电电价的概念。建立优化调度模型时,将电力系统中的负荷变化和在电力市场机制下分时上网电价的影响因素考虑在内。该模型能较为客观地反映梯级水电站运行情况,能给系统调度员做出最佳调度决策提供一定的依据。优化仿真计算结果证明该调度准则具有可行性和适用性。     

三峡梯级和清江梯级水电站短期联合优化调度方法研究

针对清江高坝洲水电站下游水位流量关系受长江顶托影响和梯级水库间流量传播处理问题,建立三峡梯级和清江梯级水电站短期联合优化调度模型。根据实测资料构建受长江顶托的高坝洲水电站下游水位流量分段函数关系;采用相关分析法对梯级间实测数据进行率定,构建线性回归方程处理梯级间流量传播的计算。运用正弦轮盘赌选择算子的自适应遗传算法求解模型,克服单纯轮盘赌对适应度非负的要求。不同量级典型日流量过程模拟调度结果表明：三峡梯级和清江梯级联合调度效益增加明显。研究成果对未来三峡梯级与清江梯级水库群日发电计划的编制有借鉴意义。     

电力市场环境下多年调节水库年末消落水位研究

针对梯级水库中多年调节水库年末消落水位优选问题,结合电力市场环境下梯级水库中长期发电优化调度的特点,本文建立了电力市场环境下多年调节水库年末消落水位优选模型,并应用协同差分演化算法对模型进行了求解。通过乌江梯级水库实例验证,计算结果表明本文所提出的模型与求解方法具有可靠性与合理性,为电力市场环境下梯级水库发电优化调度提供了理论计算依据,具有应用推广价值。     

含风电及电动汽车虚拟电厂参与电力市场的优化调度策略

可再生能源发电及电动汽车充电的不确定性给电力系统运营带来新的挑战。针对含有风力发电和电动汽车充放电的虚拟电厂参与到电力市场中包含的不确定性问题,提出了一种混合储能虚拟电厂参与电力市场的优化调度策略。基于轮盘赌机制建立风力发电不确定性模型,将电动汽车的不确定性参数引入该模型,通过分析电力市场需求,制定基于不确定模型的随机优化调度方案。通过算例验证该方案的有效性和适用性,为混合储能虚拟电厂参与电力市场调度提供指导。     

水库发电优化调度模型的快速求解算法及应用

针对水库“以水定电”优化调度数学模型求解方法中,传统动态规划方法易陷入“维数灾”,而现代智能算法搜索效率低且易陷入局部最优解等不足。本文基于水库在高水头运行时耗水率小的特点,提出了水电站水库“以水定电”调度模型的快速求解方法——浮子算法。该方法在水电站满足保证出力和最小下泄流量等要求的前提下,尽可能提高水库调度期的运行水位以达到直接寻找优化调度解的目的。通过案例分析并与离散微分动态规划（DDDP）方法求解结果比较,本算法结果与DDDP算法十分接近,计算时间约为后者的50%。与其他算法联合使用,可在提高优化效果的同时缩短模型的求解时间,为水电站水库“以水定电”调度计划的制定和快速决策提供技术支持。     

Short-term operation scheduling of a hydropower plant in the day-ahead electricity market

This paper presents a novel approach to solve the short-term operation scheduling problem of a hydropower plant that sells energy in a deregulated electricity market with the objective of maximizing its revenue. This paper proposes a nonlinear programming based scheduling model that determines both the optimal unit commitment (start-ups and shut-downs scheduling) and the generation dispatch of the committed units (hourly power output). The power generated by each hydro unit is considered as a nonlinear function of the water discharge and the volume of the associated reservoir. The dependence of the units’ operating limits (maximum and minimum water flows) on the actual gross head has been also taken into account in this model. The results from a case study are also presented to illustrate the application of the proposed approach in a real hydro plant.     

Application of decision trees to the determination of the year-end level of a carryover storage reservoir based on the iterative dichotomizer 3

This study presents a new method for deriving an operational model (rules) for the carryover storage reservoir water level at the end of year (WLE), which considered all of the operational information using an optimal model. To identify carryover storage reservoir WLE operation rules for a cascade reservoir system, the best approach is to exploit large databases using a data mining tool such as decision trees. Thus, we applied decision trees based on the iterative dichotomizer 3 (ID3) to the Wu Jiang cascade reservoir system to derive the carryover storage reservoir WLE operation rules. The rules derived can be used to guide optimal real-time operation in the long term. The results demonstrated that the solution derived using tree-based rules performed better than the existing design rules in terms of the power generation benefit, which satisfied the output of the cascade reservoir system.     

梯级水电站多目标模糊优化调度模型及其求解方法

根据梯级水电站不仅具有电力联系而且具有水力联系的运行特点,提出一种以年发电量和一级水电站耗水量为优化目标的梯级水电站多目标长期优化调度模型.通过定义各目标的隶属度函数,将多目标优化问题模糊化;采用最大模糊满意度法将多目标优化问题转化为单目标非线性规划问题;应用协调粒子群算法(CPSO)求解单目标优化问题.仿真验证了模型的正确性和求解方法的可行性,为梯级水电站优化调度提供了一种新颖有效的途径.