基于突变理论和相对风险的水库群联合调度风险补偿

梯级水库群联合调度风险补偿是均衡各水库风险水平、保障效益客观合理分配的重要措施。首先，引入相对风险模型，建立“风险源-风险事件-风险受体-评价终点”概念模型，分析梯级水库群联合调度中各因子的相互作用，进而考虑由水库建设规模和运行方式差异导致的不同风险承担水平差距；其次，借助突变理论多准则评价方法，客观推求概念模型各层的相对风险，量化各水库应承担的风险水平；最后，基于耦合相对风险模型和突变多准则评价的风险补偿模型，对补偿效益分摊方案进行相对风险折减，确定梯级水库群联合调度风险补偿方案。将所提风险补偿方法运用于溪洛渡、向家坝、三峡水库的联合调度，并以补偿效益分摊方案为基准进行对比分析。结果表明：（1）风险补偿方法克服了相对风险模型中系数量化的主观性，有效反映了梯级水库群联合调度效益与风险的互馈与均衡关系；（2）风险补偿方案与水库群实际运行方式相符；（3）风险补偿方法实现了多方合作共赢，有利于提高水库参与联合调度的积极性。通过探讨溪洛渡、向家坝和三峡水库联合调度风险补偿方案，可为梯级水库群联合调度风险分析、效益分配等提供参考。     

基于库容风险频率曲线的水库群联合防洪调度研究

水库实时防洪调度决策是一类多目标、多阶段、多约束的复杂决策问题,风险分析是实时防洪决策的重要环节和依据,本文提出一种基于防洪库容风险频率曲线的梯级水库群防洪风险共担理论及水库风险-调度-决策理论体系,并结合溪洛渡、向家坝、三峡水库实际情况,运用自主研发的梯级水库群联合防洪调度风险分析模型,分析梯级水库群在汛期不同时段的防洪风险,并将风险率引入实时防洪调度决策,以期为水库群防洪调度提供决策依据,提高联合防洪调度系统综合利用效益。研究表明,实时调度过程中考虑风险率因素能够在保证防洪安全的同时有效提高水库群综合效益,风险-调度-决策理论能够为水库群调度方案优选提供依据。     

流域梯级水库群联合调度研究进展

在阐述国内外梯级水库群联合调度研究的基础上,系统分析了现阶段水库调度的新理念,讨论了梯级水库群联合优化调度在防洪和兴利方面的优点,论述了优化调度过程中确定性方法和不确定性方法的优缺点,并指出当前调度管理中存在调度管理信息化建设不够完善、对流域生态环境造成负面影响等问题。建议:1在运行模式方面将水库调度原则和电力市场原则相结合,在调度模型方面构建既符合实际又便于求解的模型,在模型求解方面引进新理论、新技术;2建立包含梯级水库计算机监测控制系统、水情自动测报系统等为一体的水库优化调度管理模式;3将生态调度纳入联合调度统一考虑,积极探索梯级水库群防洪、兴利与生态环境相互协调、统一的水库综合调度方式,将水库群对河流生态和库区水环境造成的负面影响控制在可承受范围内。     

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。     

基于降雨预报信息的梯级水电站不确定优化调度研究I：聚合分解降维

基于降雨预报信息的水库群预报优化调度有利于提高水库群水电站发电效益。本文首先采用聚合分解思想将梯级水库群来水量和库容聚合等效为单库,从而简化水库群径流过程的描述和降低高维计算空间,使随机动态规划模型（SDP）在梯级水库群的应用中可以考虑更多的信息来提高模型效率;然后在径流预报中考虑美国全球预报系统（GFS）发布的未来10d降雨预报信息,来提高中期径流预报精度;最后在考虑径流预报不确定性的基础上建立了聚合分解贝叶斯随机动态规划模型（AD-BSDP）。同时与传统调度图、聚合来水量的随机动态规划模型（AF-SDP）和聚合来水量、库容的聚合分解随机动态规划模型（AD-SDP）进行对比分析,其结果表明,考虑预报信息不确定性的AD-BSDP模型比其他模型具有更高的效率和稳定性。     

乌江梯级水库群弃水变化及减少弃水的措施

为降低乌江梯级水库群的弃水风险,提高梯级水库群的运行效益,以兼顾保证出力的梯级水库群发电量最大为目标,构建了梯级水库群优化调度模型,利用1951年5月—2007年4月共56 a的长系列资料,对弃水变化情况及减少弃水的有效措施进行了分析。结果表明:乌江梯级水库弃水主要发生在下游梯级水库,其弃水量占整个梯级水库群弃水量的84%;水库调节性能是影响梯级水库群弃水的主要因素。同时,提出了乌江梯级水库群减少弃水的有效措施:1乌江流域来水较丰时,洪家渡水库应尽可能蓄水至高水位,在需要时为下游梯级补水;2预报洪家渡—东风区间丰水时,东风水库应减小出库流量,预报洪家渡—东风区间枯水时,洪家渡水库应对东风、索风营两库进行补水;3预报下游梯级区间为丰水时,构皮滩水库应减小出库流量,预报为枯水时,构皮滩水库应加大出库流量。     

长江梯级水库群联合调度成效、挑战及对策

经过70 a的建设,长江流域控制性水库群基本建成。以三峡水库为核心的梯级水库群联合调度已经开展10 a。在总结控制性水库群在防洪、供水、生态和应急联合调度取得成绩的基础上,分析控制性水库群及与水网工程联合调度面临的问题和挑战,提出了相应的对策建议。研究表明：水库群联合调度因流域防洪调度而启,目前在防洪、抗旱供水、生态环境和应急等公益调度中发挥了重要作用。气候变化及水文中长期预报不确定性是联合调度面临的主要挑战,其次是水库群联合调度与单个水库多目标调度利益协调、定量评价调度效果及合理的补偿等管理问题。加强“四预”是解决气候变化和人类活动不确定性的主要对策。水库群与水网工程联合调度可以更广泛地发挥水利工程水安全保障作用。建立科学合理的水工程群联合调度体制和机制是解决联合调度管理问题的有效措施。     

长江流域梯级水库群联合调度关键问题研究

长江流域干支流已建和在建的大型梯级水库群规模庞大,实施联合调度将对长江防洪安全、水资源优化配置和水电能源高效利用意义重大.对长江流域大型梯级水库群联合调度需要解决的主要理论、方法、技术和管理问题进行了归纳剖析,并结合近年来开展的相关科研工作,简要介绍在大型梯级水库群联合调度的发展战略、优化模型、生态调度、管理体制和仿真...     

金沙江下游与三峡梯级水库群协同消落方式研究

梯级水库群消落期协同运行方式是梯级水库群联合调度重要环节。以溪洛渡、向家坝、三峡与葛洲坝梯级水库群为背景,将消落期来水分成丰水年组、平水年组和枯水年组,以分组期望发电量最大为目标,建立了消落期随机联合优化调度模型,结合各库不同消落期初水位开展了模拟计算,得到不同水文年型下梯级水库群的期望协同消落方案。结果表明:金沙江下游与三峡梯级水库群协同消落方式能在一定程度上提高梯级期望总发电量;当来水较少且三峡消落期初水位较低时,金沙江下游与三峡梯级水库群协同消落方式可显著提高三峡和葛洲坝水库的供水效益。最后,总结归纳了不同情境下溪洛渡-三峡协同消落策略,以指导金沙江下游与三峡梯级水库群消落期实际运行。     

湖北汉江梯级水库群联合优化调度研究

湖北汉江流域已形成大规模梯级水库群,为了充分发挥梯级水库群联合补偿调节的优势,实现水电站最优经济运行,本文对湖北汉江流域水电站群运行特性进行分析研究。考虑各电站之间的水力和电力联系,在常规调度图模拟及传统优化调度的基础上,采用基于GAMS平台的非线性规划法以及基于可行空间搜索遗传算法,制定复杂混联水库群的发电优化调度规则。优化效果显著,充分体现水库群优化调度作用,为湖北汉江梯级水电站水库群的实际调度提供最佳的指导和方案。     

长江上游梯级水库群多目标联合调度技术研究

长江上游梯级水库是流域治理开发保护的骨干性工程,在保障流域防洪安全、供水安全、生态安全等方面发挥着重要作用.为有效解决长江上游巨型水库群防洪、供水、生态、发电、航运、应急等多目标联合调度关键技术瓶颈,开展了"长江上游梯级水库群多目标联合调度技术"研究攻关.首先重点介绍了长江上游梯级水库群多目标联合调度研究的重点难点问题...     

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.     

乌江流域梯级水电站水库群联合调度初探

通过对乌江梯级水电站水库群联合调度工作的进展情况和2004年乌江梯级水库群联合调度实践的分析,阐述了流域公司追求发电效益最大化的最佳途径是利用先进的自动化技术,实行梯级水库联合调度,以增加梯级发电量.     

黄河流域旱情监测与水资源调配技术框架

针对黄河水资源短缺、干旱频发、旱灾损失大等重大问题,以应对干旱的黄河流域水资源调配为切入点,开展大型灌区旱情实时监测、应对干旱的径流洪水预报、大型梯级水库群优化调度以及干旱风险管理等关键技术研究,提出干旱评估与演变特征识别、灌区干旱实时监测、洪水/径流预报、多年调节水库旱限水位最优控制、水库多分期汛限水位优化、梯级水库群协同优化调度、干旱应对与风险管理等关键技术,形成大型灌区旱情实时监测、径流/洪水预报以及黄河梯级水库群调度等技术平台,集成黄河流域旱灾监测与预警、抗旱水源调度等综合技术体系框架,实现黄河流域干旱的有序应对,显著提升应对干旱的黄河水资源调配技术水平。     

聚合分解随机动态规划模型在梯级水库群发电调度中的应用研究

本文首先采用聚合分解思想将梯级水库群来水量和库容聚合等效为单库，从而简化水库群径流过程的描述和降低高维计算空间，使随机动态规划模型（SDP）在梯级水库群的应用中可以考虑更多的信息来提高模型效率；然后在径流预报中考虑美国全球预报系统（GFS）发布的未来10天降雨预报信息，来提高中期径流预报精度；最后在考虑径流预报不确定性的基础上建立了聚合分解贝叶斯随机动态规划模型（AD-BSDP）。同时与传统调度图、聚合来水量的随机动态规划模型（AF-SDP）和聚合来水量、库容的聚合分解随机动态规划模型（AD-SDP）进行了对比分析来验证模型的有效性，分析结果表明考虑预报信息不确定性的AD-BSDP模型比其他模型具有更高的效率和稳定性。     

乌江梯级水库联合优化调度方案研究

为寻求适合乌江梯级水库群最大发电效益的联合调度方式,对常用的梯级水库联合调度方式、模型建立进行了综合分析,提出以梯级蓄能调度图为指导,辅以水库蓄供水控制线为约束的联合调度方式,并给出了绘制梯级蓄能调度图的方法和步骤。实例分析结果表明,该方法不仅能合理控制水库蓄放水次序和蓄放水量,且调度条件简单,运行灵活,可有效增加梯级总发电效益,具有较好的实际应用前景。     

基于防洪调度的流域梯级水电站决策系统

通过对衢州衢江流域的调研和初步探索,做了初步的方案研究,认为可以通过现有的水雨情观测系统,通过梯级调度建模,结合现代化的技术,开发一款基于防洪调度的流域梯级水电站决策系统,实现衢江流域实时水雨情共享系统、流域重点控制断面洪水预报系统、流域水库群联合防洪调度系统、流域水库群联合兴利调度系统等非常有必要,也是科学和可行的。     

基于降雨预报信息的梯级水电站不确定优化调度研究Ⅱ：耦合短、中期预报信息

基于聚合分解思想将梯级水库群聚合为“虚拟单库”,降低了随机动态规划（SDP）模型的计算量,从而使SDP模型可以考虑更多预报信息。为了更近一步充分利用预报信息和降低预报信息不确定性对调度的影响,将降雨预报和径流预报的不确定性考虑为随预见期延长而不断增加的过程。首先将浑江流域的10d预报径流划分为前5d和后5d,并将前5d预报径流视为较准确的部分,而后5d预报径流视为不确定性较大部分;然后建立短、中期径流预报信息相套接的分段聚合分解贝叶斯随机动态规划（Two-Step-BSDP,TS-BSDP）,为浑江梯级水库群制定前5d、后5d和10d的预报调度图;最后以5d为调度时段分别决策未来5d发电和10d发电计划。模拟调度结果表明,该模型中决策长度为5d的滚动决策具有更好的效果,该决策方式充分地利用了预报信息并有效地提高了发电效益。     

水库群联合防洪调度系统建设关键技术——以金沙江下游梯级和长江三峡水库为例

介绍金沙江下游梯级与三峡水库联合防洪调度系统涉及的GIS集成平台、洪水演进模型(包括库区及下游河湖等)、水库群防洪调度模型等关键技术,通过有机融合计算机信息技术,将地理信息系统及三维仿真平台与水文专业模型无缝衔接,实现更加科学、综合、直观、高效的防洪调度运用模拟及表达方式。调度系统从流域整体的角度考虑防洪问题,将上游水库群与下游河、湖等防洪要素有机结合,可提高水库群联合防洪的效果,为长江流域的防洪调度决策提供有力的技术支撑。     

考虑生态流量的小流域水库群联合调度研究

在小流域开展考虑生态流量需求的水库群联合调度,成为改善小流域河道生态环境的重要途径。采用水库群模拟优化方法建立了考虑下游河道生态需水的水库群多目标联合调度模型。模型依据流域内水库群的调节能力和调度目标,将水库群划分为3类;以供水目标为优先原则,确立水库群的调度方式和调度图。在此基础上,采用多目标遗传算法（NSGA-II）求解水库群联合调度的调度图。最后以重庆市龙溪河流域为研究实例,对不同生态需水流量下的水库群多目标调度效益进行对比分析。结果表明,生态流量的增加对流域内的农业用水影响最为明显,水库群多目标调度成为平衡各目标之间竞争性的重要方式。