跨流域混联式水电站群联合补偿效益分析

在总结国内外相关研究和实践的基础上，以科学反映清江梯级与三峡梯级相互补偿作用为目的，对由两梯级所组成的跨流域水电站群进行联合调度研究，重点分析了相对于两梯级单独调度时联合调度带来的电力、电量补偿效益。分别以系统保证出力最大和多年平均发电量最大为目标，建立了相应模型;并采用与水电站水库调度图相结合的判别式法及动态规划逐次逼近分别进行求解。结果表明，清江梯级与三峡梯级联合运行后，系统保证出力提高34.281 0万kW，多年平均发电量增加1.216 2亿kW·h，补偿效益显著。     

金沙江下游梯级和三峡梯级水电站群联合调度补偿效益分析

为探索金沙江下游梯级和三峡梯级水电站群联合发电调度补偿效益及补偿规律,分别建立以发电量最大为目标的单库优化调度模型和梯级联合优化调度模型,采用经典动态规划法和笔者提出的多精英向导粒子群算法(Elite-guide particle swarm optimization,EGPSO)算法对两模型进行求解,以计算梯级电站群联合调度电力电量补偿效益。选择1999、1983、1992作为丰、平、枯典型代表年径流数据进行计算,分析结果表明:金沙江下游梯级和三峡梯级水电站群联合调度能显著提高梯级整体发电量,减少弃水,补偿效益显著。梯级联合调度中,金沙江梯级对三峡梯级进行电量补偿,在提高枯期出力和季节性发电量的同时,缓解了汛期集中消落带来的调度风险。     

梯级水库汛限水位动态控制模型研究及运用

结合流域实时洪水预报及梯级水库防洪库容信息,提出基于预报及库容补偿的梯级水库汛限水位动态控制逐次渐进补偿调度模型.该模型包括三个模块,其一是考虑预报及库容补偿作用的补偿调度模块;其二是保证不降低原防洪标准的预报预泄模块;其三是关联变量协调模块.该模型运用贝尔曼的逐步逼近思想,通过多次迭代计算,最终得到最佳的梯级水库汛限水位方案.清江梯级水库的应用结果表明,在不降低库群原有防洪标准的前提下,丰、平、枯水年平均增加发电量1.68亿kW·h,减少弃水量6.89亿m3,可显著提高发电效益和洪水资源利用率.     

清江梯级水电站联合调度图的研究与应用

针对清江梯级水电站开展了水库联合调度图的研究,结合库群补偿调度的库容效率指数方法,建立了基于微粒群算法的联合调度图研制模型。得到的联合调度图方案符合清江流域水文及梯级水库结构特点,同时具有调度决策直观、操作简明的优点。经模拟调度检验,联合调度图与现设计应用方案相比,清江梯级总出力不仅满足设计保证率,而且年均发电量可提高2.01亿kW.h,增长率达2.77%,减少弃水10.67亿m^3,减小38.96%。     

三峡梯级和清江梯级联合运行影响分析

在建立三峡梯级与清江梯级联合运行模型及计算的基础上，通过对比两梯级单独运行时带来的电力、电量、防洪、航运等方面效益影响。相对对比分析表明，两梯级联合运行后可提高保证出力为440Mw，年均增加发电量18．25亿kW．h，对防洪和航运方面的效益也有积极的影响。研究成果对未来三峡梯级与清江梯级水电运行方式安排，对电力企业在激烈的市场竞争中降低成本提供较强的借鉴意义，也为国家的能源基础产业结构配置提供一定的参考。     

混联水库群的双量调度函数研究

构建了水量调度函数和能量调度函数相结合的双量调度函数来模拟指导混联水库群联合调度运行。以三峡梯级和清江梯级组成的混联水库群为研究对象,选择1951-2011年实测旬径流系列进行模拟调度。结果表明:混联水库群的非线性双量调度函数方案与常规调度方案相比,多年平均发电量增加68.9亿kW.h,增幅达3.31%,非线性双量调度函数方案调度轨迹接近理论最优调度轨迹,在不降低防洪标准的前提下,可显著增加混联水库群的兴利效益。     

梯级水库汛限水位联合运用和动态控制研究

基于大系统聚合分解理论,建立了梯级水库汛限水位联合运用和动态控制模型,在不降低梯级水库防洪标准的前提下,最大限度地发挥梯级水库的兴利效益。以清江流域为例,选取丰、平、枯水典型年汛期3h的资料,分别按原设计方案和梯级水库汛限水位联合运用方案进行调度运行。结果表明:与原设计汛限水位方案相比,梯级水库汛限水位联合运用方案按库容最优分解策略动态控制,汛期发电量可增加1.79亿kW.h,增幅为4.51%;洪水资源利用率提高了2.73%。因此开展梯级水库汛限水位联合运用调度,可显著地提高水库的综合利用效益。     

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。     

长江上游控制型梯级水库群联合补偿效益分析

介绍了长江上游水电系统的总体特征以及主要控制型梯级水库的拓扑关系,以发电量最大或保证出力最大为目标建立了优化模型,并分别按梯级和库群2个层次构建了4个长序列优化调度方案,最后根据各方案优化结果分析了主要控制型梯级水库的联合补偿规律及补偿效益。分析结果表明:以发电量最大为主要目标时,库群年均发电量可增加11.79%;以保证出力最大为主要目标时,库群总保证出力可提高29.53%;同时,年均发电量增加9.91%,各梯级互补能力突出,联合运行时电力电量补偿效益显著。     

黑河上游梯级水库联合调度研究

黑河上游梯级水库的蓄水运行严重影响了黑河水量统一调度,为了有效解决这一矛盾,有必要实施梯级水库联合调度.本文在研究实施梯级水库联合调度必要性的前提下,分析了梯级水库联合调度关键问题,在此基础上,根据"以水量调度为主,梯级水库联合调度为辅"思想建立梯级水库联合水量调度模型;同时,为了定量研究实施梯级水库联合水量调度对梯级水库发电的影响,建立了梯级水库联合发电调度模型.结合两种不同模型,选取设计平水年进行优化计算,结果表明,闭口期梯级水库在水量调度期间增加下泄水量的同时,发电量较发电调度时偏小;关键调度期梯级水库发电量比发电涮度时减少0.13亿kW·h,下泄水量比发电调度时多下泄0.34亿m3.可以看出,调水目标和发电目标是不可调和的,只有在梯级水库管理部门和水量调度管理部门的协调下,才能最终有效的解决.     

梯级水库群多目标优化调度规则研究——以溪洛渡-向家坝为例

为完整利用水库群多目标优化调度的非劣前沿信息,提出了一种优化调度函数参数、追求调度结果逼近非劣前沿的新型调度函数提取方法。对于水库群多目标优化调度模型,采用非支配排序多目标优化算法II（NSGA-II）求解,分别获取丰、平、枯典型年的非劣前沿集,将其作为代理模型的训练样本,实现二维非劣前沿的函数表达。采用多元线性构型构建调度函数,以调度结果逼近非劣前沿为目标,优化调度函数的参数项。该方法避免了多目标优化调度函数提取因决策破坏非劣前沿完整性,追求调度结果即为非劣解,在溪洛渡-向家坝水库群得到了验证,成功提取了针对非汛期发电、生态两目标的丰、平、枯典型年调度函数,并在相似来水年份下验证了结果的合理性。     

梯级水库优化调度中的矩形体遗传算法

传统遗传算法中染色体的编码形式一般为链条形,即不论采用二进制编码还是实数编码,可行解均以链条的形式表现,遗传操作也是在这种链式编码的基础上进行的。当决策变量增多,链条加长时,这种遗传算法的计算效率变得很低。此外,在梯级水库优化调度中,由于上、下游水库间存在的耦合关系,使得上游水库基因段中某一位基因的改变将连锁式地引发下游各水库基因段中相应基因的改变,这种连锁变化在链式编码中的实现是较复杂的。为此,本文提出了矩形体编码的遗传算法,它可以有效提高传统遗传算法在处理这类问题时的效率,并使优化结果得到提高。最后通过一个算例,说明了该方法的可行性与有效性。     

梯级水库调节库容合理规模研究

本文从维持河流健康的角度出发,提出梯级水库调节库容合理规模的含义,通过需水与库容关系、库容拆分与补偿等相关问题的研究,建立以梯级水库调节库容最小为目标的水库调节库容合理规模模型.以黄河干流为例,计算了不同水平年的水库调节库容规模,并通过设置不同措施对黄河干流进行调控.研究结果表明:梯级水库调节库容合理规模确定方法的提出,可以为国家、政府等行政部门在流域规划和开发中提供科学依据.     

梯级水库群中防凌水库的防凌补偿效益计算

水库防凌补偿效益是以明确水库与相关对象权利与义务关系为目的的,科学合理计算防凌补偿效益是基础.本文通过分析黄河上游梯级水库群中大柳树水库的防凌补偿效益,计算得到消减宁蒙河段凌灾、提高防护对象防凌标准和防凌安全、补偿上游梯级水库发电和补偿刘家峡水库下游综合用水四种补偿效益最小值依次为1.320亿元/年、0.1072亿元/年、2.0246亿元/年和0.9925亿元/年,进而得出大柳树水库防凌补偿效益最小值4.4443亿元/年.     

梯级水库群运行模式及合作效益分配研究

我国是水能资源最丰富的国家,梯级水库群开发是水能资源充分利用的必要形式,梯级水库的不同调度模式对梯级总效益的发挥起着重要的作用.本文以黄河上游干流梯级水库群为例,分析了梯级水库群中各水库单独调度,具调节能力的水库与其下游相邻的径流式水库联合调度和全梯级联合调度三种运行模式,建立了相应的数学模型,并对各模型进行了求解,得出了某情况下三种运行模式各水库所创造效益的情况,并探讨了联合调度所产生收益的分配系数法和Shapley值分配方法.指出按照Shapley值方法分配合作收益对各参与水库都是公平、合理的,各水库对合作均有参与的积极性,从而促进水库群联合调度,有利于实现梯级水库群总效益最优的目标.     

乌江梯级水库群优化调度规律研究

梯级水库群优化调度规律是指导梯级水库群优化运行的重要工具。本文应用概率统计法和相关分析法对乌江流域的兼顾保证出力发电量最大计算结果进行统计归纳,通过引入经验频率分析了各库在不同调度期的水位变化规律和建立时段平均出力与本时段可用水量相关关系图来研究各库在不同调度期的发电规则,为挖掘梯级水库长期运行结果中蕴藏的潜在规律提供了一种方法。通过对乌江梯级各库水位变化规律和发电规则的研究,为乌江梯级水库群优化运行提供了理论支撑。     

基于改进微粒群算法的梯级水库群优化调度

为了进一步增强微粒群算法的优化性能,提出了一种改进微粒群算法,并将其用于求解梯级水库群的优化调度.该算法引进了类似遗传算法的交叉和变异算子来提高搜索效率,其中交叉是微粒在解空间中的位置以一定的概率随机进行算术交叉,变异是微粒以一定的概率随机使速度矢量的某一维分量变为0.为了加速收敛,初始微粒群生成时采用了有条件的随机自动生成方式,并利用惩罚函数法来处理边界条件和其它非等式约束.实例计算结果表明,改进微粒群算法具有比常规动态规划法和常规微粒群算法更快的计算速度,且优化调度结果比较满意.     

基于FP遣传算法的梯级水库短期优化调度

梯级水库短期发电优化调度是一个复杂的非线性问题,涉及变量较多、数据范围较大,传统二进制编码遗传算法严重影响搜索时间.采用实数编码遗传算法(FPGA)可以较好地解决计算精度与搜索时间问题.工程实例证明,FP遗传算法容易实现、计算准确、搜索计算速度快,对求解梯级水库短期优化调度可行、正确.     

大渡河梯级水库群联合优化调度函数研究

采用＂优化-拟合-再优化-随机仿真＂技术框架研究梯级水库群联合优化调度函数：首先建立梯级水库群优化调度模型,通过改进的动态规划方法得到最优样本;然后对最优样本进行回归分析得到联合调度函数;并基于模拟调度结果采用非线性规划法直接修正调度函数;最后通过水文随机模拟技术生成径流系列,进一步检验、评价所得调度函数的效率。以长江上游大渡河梯级水库长期优化调度为对象进行实例研究,计算结果表明：对于1959-2000年实测径流系列,梯级水库群联合优化调度函数较常规调度年均发电量增幅达1.66%;对于Copula随机模型生成的水文径流系列,年均发电量提高了1.42%,经济效益显著。     

耦合水流滞时的梯级库群中期调峰调度方法

针对电网日间负荷的频繁波动及梯级库群复杂的水力联系,提出了一种考虑分段水流滞时策略的梯级库群中期调峰调度方法.首先以电网调峰最优和梯级发电量最大为目标构建了电网中期调峰调度的多目标模型;然后基于水量平衡原理提出了中期分段水流滞时描述方法,可以有效描述以日为计算步长的梯级电站中期调度计算过程中的流量滞时情况;最后给出了调...