水庫(kù)調(diào)度概述PPT課件.ppt

水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度Multi reservoirOptimizationDispatching Morlymoli Sep 2014 1 可編輯 2 ResevoirDispatching 水庫(kù)特征水位 死水位 汛限水位 正常高水位 校核洪水位 防洪高水位 調(diào)節(jié)庫(kù)容 防洪庫(kù)容 死庫(kù)容 正常蓄水位與興利庫(kù)容 水庫(kù)在正常運(yùn)用情況下 為滿足興利要求在開(kāi)始供水時(shí)應(yīng)蓄到的水位 稱(chēng)正常蓄水位 又稱(chēng)正常高水位 興利水位 或設(shè)計(jì)蓄水位 正常蓄水位至死水位之間的水庫(kù)容積稱(chēng)為興利庫(kù)容 即以調(diào)節(jié)庫(kù)容 用以調(diào)節(jié)徑流 提供水庫(kù)的供水量 死水位與死庫(kù)容 水庫(kù)在正常運(yùn)用情況下 允許消落到的最低水位 稱(chēng)死水位 又稱(chēng)設(shè)計(jì)低水位 死水位以下的庫(kù)容稱(chēng)為死庫(kù)容 也叫墊底庫(kù)容 死庫(kù)容的水量除遇到特殊的情況外 如特大干旱年 它不直接用于調(diào)節(jié)徑流 防洪限制水位與重疊庫(kù)容 水庫(kù)在汛期允許興利蓄水的上限水位 也是水庫(kù)在汛期防洪運(yùn)用時(shí)的起調(diào)水位 稱(chēng)防洪限制水位 防洪限制水位的擬定 關(guān)系到防洪和興利的結(jié)合問(wèn)題 要兼顧兩方面的需要 如汛期內(nèi)不同時(shí)段的洪水特征有明顯差別時(shí) 可考慮分期采用不同的防洪限制水位 正常蓄水位至防洪限制水位之間的水庫(kù)容積稱(chēng)為重疊庫(kù)容 也叫共用庫(kù)容 此庫(kù)容在汛期騰空 作為防洪庫(kù)容或調(diào)洪庫(kù)容的一部分 防洪高水位與防洪庫(kù)容 水庫(kù)遇到下游防護(hù)對(duì)象的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí) 在壩前達(dá)到的最高水位 稱(chēng)防洪高水位 只有當(dāng)水庫(kù)承擔(dān)下游防洪任務(wù)時(shí) 才需確定這一水位 防洪高水位至防洪限制水位之間的水庫(kù)容積稱(chēng)為防洪庫(kù)容 它用以控制洪水 滿足水庫(kù)下游防護(hù)對(duì)象的防洪要求 設(shè)計(jì)洪水位 水庫(kù)遇到大壩的設(shè)計(jì)洪水時(shí) 在壩前達(dá)到的最高水位 稱(chēng)設(shè)計(jì)洪水位 它是水庫(kù)在正常運(yùn)用情況下允許達(dá)到的最高洪水位 設(shè)計(jì)洪水位 校核洪水位與調(diào)洪庫(kù)容 水庫(kù)遇到大壩的校核洪水時(shí) 在壩前達(dá)到的最高水位 稱(chēng)校核洪水位 它是水庫(kù)在非常運(yùn)用情況下 允許臨時(shí)達(dá)到的最高洪水位 是確定大壩頂高及進(jìn)行大壩安全校核的主要依據(jù) 校核洪水位至防洪限制水位之間的水庫(kù)容積稱(chēng)為調(diào)洪庫(kù)容 它用以攔蓄洪水 在滿足水庫(kù)下游防洪要求的前提下保證大壩安全 校核洪水位以下的水庫(kù)容積稱(chēng)為總庫(kù)容 調(diào)洪庫(kù)容 總庫(kù)容 可編輯 3 ResevoirDispatching 庫(kù)容調(diào)節(jié)系數(shù)等于本級(jí)電站調(diào)節(jié)庫(kù)容除以本級(jí)水庫(kù)多年平均年徑流量 日調(diào)節(jié)水庫(kù) 發(fā)電調(diào)節(jié)庫(kù)容系數(shù)在1 以下 旬 月調(diào)節(jié)水庫(kù) 發(fā)電調(diào)節(jié)庫(kù)容系數(shù)在3 左右 季 年調(diào)節(jié)水庫(kù) 發(fā)電調(diào)節(jié)庫(kù)容系數(shù)在10 左右 多年調(diào)節(jié)水庫(kù) 發(fā)電調(diào)節(jié)庫(kù)容系數(shù)在30 左右 可編輯 4 ResevoirDispatching 水庫(kù)調(diào)度即水庫(kù)控制運(yùn)用 是對(duì)已建水利水電樞紐合理可靠的控制運(yùn)用 達(dá)到充分發(fā)揮防洪 興利效益的一種技術(shù)措施 屬于非工程措施 水庫(kù)調(diào)度的基本任務(wù)有如下三項(xiàng) 一是確保大壩安全 并承擔(dān)水庫(kù)下游的防洪任務(wù) 二是保證滿足電力系統(tǒng)正常用電和其他有關(guān)部門(mén)的正常用水要求 三是在保證各用水部門(mén)正常用水的基礎(chǔ)上力爭(zhēng)盡可能充分利用河流水能多發(fā)電 使供電更經(jīng)濟(jì) 優(yōu)化調(diào)度 可編輯 5 水庫(kù)調(diào)度必須遵守的原則是 在確保水電站水庫(kù)大壩工程安全的前提下 分清發(fā)電與防洪及其綜合利用任務(wù)之間的主次關(guān)系 統(tǒng)一調(diào)度 使水庫(kù)綜合效益盡可能最大 當(dāng)大壩工程安全與滿足供電 防洪及其他用水要求矛盾時(shí) 應(yīng)首先滿足大壩安全要求 當(dāng)供電的可靠性與經(jīng)濟(jì)性矛盾時(shí) 應(yīng)首先滿足可靠性要求 ResevoirDispatching 可編輯 6 ResevoirDispatching 按調(diào)度目標(biāo) 防洪調(diào)度 興利 發(fā)電 調(diào)度 綜合利用調(diào)度 灌溉 航運(yùn) 旅游 調(diào)水調(diào)沙等等 按調(diào)度周期 長(zhǎng)期調(diào)度 月 中期調(diào)度 旬 短期調(diào)度 日 廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 按水庫(kù)數(shù)量 單庫(kù)調(diào)度 水庫(kù)群調(diào)度 并聯(lián) 串聯(lián) 梯級(jí) 混合 按調(diào)度方式 常規(guī)調(diào)度 優(yōu)化調(diào)度 可編輯 7 ResevoirDispatching 死水位 汛限水位 正常蓄水位 防洪高水位 死庫(kù)容 興利庫(kù)容 防洪庫(kù)容 校核洪水位 年調(diào)節(jié)水庫(kù)調(diào)度圖 按照調(diào)度圖進(jìn)行水庫(kù)控制 僅需要掌握當(dāng)前水庫(kù)水位 不考慮來(lái)水預(yù)報(bào) 有可能造成水資源的浪費(fèi) 可編輯 8 ResevoirDispatching 開(kāi)展水電站水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度工作 提高水電站及電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)管理水平 挖掘潛力 幾乎在不增加任何額外投資的條件下 便可獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益 歐 美 前蘇聯(lián)等國(guó)家的調(diào)度資料表明 長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行可增加發(fā)電量2 0 5 5 短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行可增加發(fā)電量1 5 5 0 廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行可增加發(fā)電量0 3 0 5 四川大學(xué)馬文光教授研究認(rèn)為通過(guò)梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度可提高流域水資源利用率 增發(fā)水電電量2 7 途徑 1 提高調(diào)度期發(fā)電水頭 2 充分利用水量 3 減少機(jī)組空耗 可編輯 9 ResevoirDispatching 水庫(kù)水位過(guò)程線 發(fā)電流量過(guò)程線 發(fā)電量過(guò)程線 可編輯 10 ResevoirDispatching 是否水位越高越好 1 一味追求高水位 會(huì)失去機(jī)組負(fù)荷優(yōu)化調(diào)整空間 2 由于來(lái)水的不確定性 高水位運(yùn)行加大了棄水風(fēng)險(xiǎn) 因此 實(shí)際運(yùn)行中 要留出發(fā)電負(fù)荷波動(dòng)區(qū)間 同時(shí)為防洪留有余地 可編輯 11 ResevoirDispatching 洪水資源化 減少棄水 1 洪前預(yù)泄 攔截洪尾 利用氣象 水文預(yù)報(bào)成果 在洪前 提前加大發(fā)電 降低水庫(kù)水位 洪水末期 及時(shí)關(guān)閉泄洪閘門(mén) 攔截洪尾 減少棄水 2 汛限水位動(dòng)態(tài)控制 不但可以提高汛期水庫(kù)運(yùn)行水位 而且可以減少棄水 提高水量利用率 可編輯 12 ResevoirDispatching 根據(jù)三峽梯調(diào)研究 可編輯 13 ResevoirOptimizationDispatching 概念按一定的最優(yōu)準(zhǔn)則 通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型 采用優(yōu)化方法 系統(tǒng)工程 求解水庫(kù)調(diào)度問(wèn)題 優(yōu)化模型確定性模型 qt為確定過(guò)程 實(shí)測(cè) 確定值隨機(jī)性模型 為隨機(jī)過(guò)程 期望值隱隨機(jī)模型 為人工生成系列 確定值 優(yōu)化方法傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)規(guī)劃法 線形規(guī)劃法 混合整數(shù)規(guī)劃法 非線性規(guī)劃法 網(wǎng)絡(luò)流規(guī)劃法 動(dòng)態(tài)規(guī)劃法 遞推優(yōu)選法 拉格朗日松弛法等現(xiàn)代啟發(fā)式智能算法 禁忌搜索算法 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 模擬退火算法 遺傳算法 免疫算法 粒子群算法 蟻群算法 渾沌優(yōu)化算法等 可編輯 14 ResevoirDispatching 水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度是一個(gè)多階段決策過(guò)程的最優(yōu)化問(wèn)題 是在常規(guī)調(diào)度和系統(tǒng)工程的一些優(yōu)化理論及其技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的 其基本內(nèi)容可描述為 根據(jù)水庫(kù)的入流過(guò)程 遵照優(yōu)化調(diào)度準(zhǔn)則 運(yùn)用最優(yōu)化方法 尋求比較理想的水庫(kù)調(diào)度方案 使發(fā)電 防洪 灌溉 供水等各部門(mén)在整個(gè)分析期內(nèi)的總效益最大 可編輯 15 ResevoirDispatching 單庫(kù)調(diào)度 防洪 供水 發(fā)電等調(diào)度 梯級(jí)和聯(lián)合調(diào)度 多水庫(kù) 水庫(kù)群調(diào)度 流域統(tǒng)一調(diào)度 水庫(kù)作為流域水資源調(diào)度的重要環(huán)節(jié)參與流域統(tǒng)一管理 生態(tài)調(diào)度 以滿足流域水資源調(diào)度和河流生態(tài)健康為目標(biāo)的調(diào)度 正在開(kāi)展相關(guān)研究 調(diào)度的最新階段 可編輯 16 ResevoirDispatching 可編輯 17 ResevoirDispatching 水電站 將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能 N KQHN 出力K 綜合出力系數(shù)Q 發(fā)電流量H 發(fā)電水頭 可編輯 18 ResevoirDispatching 綜合出力系數(shù)K K與水輪機(jī)效率 發(fā)電機(jī)效率及機(jī)組傳動(dòng)效率有關(guān) 大型水電站 裝機(jī)容量大于25萬(wàn)kw K 8 5中型水電站 裝機(jī)容量在2 5萬(wàn) 25萬(wàn)kw K 8 8 5小型水電站 裝機(jī)容量小于2 5萬(wàn)kw K 6 0 8 0效率曲線 機(jī)組效率 出力 水頭形成的一組曲線 可編輯 19 ResevoirDispatching H Z上 Z下 H損上游水位Q入 Q出下游水位f Q出 多年調(diào)節(jié)水庫(kù)上游水位變幅大 下游水位對(duì)水頭影響小 低水頭電站受下游水位影響較大 H損水頭損失f H Q 受引水管長(zhǎng)度 大小有關(guān) 攔污柵壓差 毛水頭 引用流量等等影響 可編輯 20 ResevoirDispatching 計(jì)算原理 水量平衡W入 W出 V末 V初 入庫(kù)水量 出庫(kù)水量 時(shí)段末庫(kù)容 時(shí)段初庫(kù)容 W出 f N H T Q棄 V末 f Z上末 V初 f Z上初 H Z上 Z下Q棄 f Z上 k 可編輯 21 ResevoirDispatching 庫(kù)容 水位 可編輯 22 充分利用水電能源產(chǎn)生電能 提高水電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益是水電站水庫(kù)群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的總目標(biāo) 根據(jù)水電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的作用 水電站群優(yōu)化調(diào)度研究有著不同的優(yōu)化準(zhǔn)則 也將產(chǎn)生不同的優(yōu)化結(jié)果 常用的優(yōu)化準(zhǔn)則有以下幾種 梯級(jí)水電站發(fā)電量最大準(zhǔn)則 梯級(jí)水電站總耗水量最小準(zhǔn)則梯級(jí)水電站總蓄能最大準(zhǔn)則梯級(jí)水電站發(fā)電效益最大準(zhǔn)則等 ResevoirOptimizationDispatching 可編輯 23 研究梯級(jí)水電站優(yōu)化運(yùn)行方式 從數(shù)學(xué)模型上講 水電站是該系統(tǒng)的基本組成單元 所以首先要掌握水電站的綜合特性 電站收益由各時(shí)段發(fā)電量及相應(yīng)的電價(jià)共同決定 電站基本參數(shù)及參數(shù)間的關(guān)系出力N KQH水位與水頭上游水位下游水位水頭入庫(kù)流量水流時(shí)滯 在短期優(yōu)化分析中考慮 可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析得出電價(jià) 分時(shí)電價(jià) 豐枯電價(jià) ResevoirOptimizationDispatching 可編輯 24 ResevoirOptimizationDispatching 水位與水頭上游水位 上游水位和庫(kù)容的關(guān)系可根據(jù)實(shí)測(cè)的水位庫(kù)容關(guān)系曲線獲得下游水位 不僅與面臨時(shí)段的下泄流量有關(guān) 而且與之前的下泄流量有關(guān) 當(dāng)下游水庫(kù)對(duì)上游水庫(kù)有回水影響時(shí) 下游水位同時(shí)與下游水庫(kù)水位有關(guān) 水頭 取時(shí)段平均水頭進(jìn)行計(jì)算入庫(kù)流量 入庫(kù)流量受上游水庫(kù)出庫(kù)流量及區(qū)間流量影響 若考慮水流水流過(guò)程中的坦化變形 則應(yīng)加入坦化系數(shù) 可編輯 25 ResevoirOptimizationDispatching 發(fā)電量最大模型 耗水量最小模型 發(fā)電效益最大模型 水電站 群 發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的模型主要有 調(diào)度期內(nèi)發(fā)電量最大模型 蓄能最大模型 耗水量最小模型及調(diào)峰電量最大模型等 可編輯 26 ResevoirOptimizationDispatching 梯級(jí)水電站優(yōu)化運(yùn)行所涉及的約束條件較多 有的也非常復(fù)雜 而且對(duì)于不同的調(diào)度任務(wù) 運(yùn)行目標(biāo) 約束也不盡相同 某些調(diào)度任務(wù)也可以作為另外優(yōu)化目標(biāo)的約束條件出現(xiàn) 水電站下泄流量約束水電站出力約束水庫(kù)蓄水量約束水量平衡約束非負(fù)條件約束在水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度中 不存在對(duì)所有水資源系統(tǒng)都通用的理論 方法和數(shù)學(xué)模型 對(duì)于不同的水庫(kù)系統(tǒng) 應(yīng)該根據(jù)水庫(kù)自身的特點(diǎn) 可用的數(shù)據(jù) 多年水文資料 水庫(kù)參數(shù)等以及目標(biāo)函數(shù)和約束條件 來(lái)選取適當(dāng)?shù)睦碚?數(shù)學(xué)模型和方法 可編輯 27 ResevoirOptimizationDispatching 水電站水庫(kù)群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度是一種與時(shí)間過(guò)程有關(guān)的典型動(dòng)態(tài)多階段決策過(guò)程 而動(dòng)態(tài)規(guī)劃法是解決多階段決策過(guò)程最優(yōu)化問(wèn)題的一種數(shù)學(xué)方法 故常用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法求解水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題 用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法求解水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題 具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 易于確定最優(yōu)解 2 能得到子過(guò)程的每一組解 有利于結(jié)果分析 3 能利用經(jīng)驗(yàn) 提高求解的效率 但動(dòng)態(tài)規(guī)劃法也存在不足之處 在進(jìn)行數(shù)值求解時(shí) 隨著所求解水庫(kù)數(shù)目的增多 所需的內(nèi)存成指數(shù)增長(zhǎng) 進(jìn)而造成 維數(shù)災(zāi) 其他算法 遺傳算法 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等等 可編輯 28 ResevoirOptimizationDispatching 確定性動(dòng)態(tài)規(guī)劃法動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題常采用網(wǎng)格法求解 在以縱坐標(biāo)為水庫(kù)蓄水量 橫坐標(biāo)為時(shí)間的圖上 將調(diào)節(jié)庫(kù)容分為m等分 時(shí)間分為T(mén)段 從格點(diǎn)上取值求解遞推方程 從中選優(yōu) 就能得到目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)解 2020 1 9 29 可編輯 30 ResevoirOptimizationDispatching 增量動(dòng)態(tài)規(guī)劃是一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃法 由于在不發(fā)生棄水情況下 水頭的最優(yōu)利用反映為水庫(kù)水位越高越好 隨之出力越大 因此可以大致估出最優(yōu)調(diào)度線的近似位置 然后在此近似線上下各取個(gè)水位增量 向上算正增量 向下算負(fù)增量 形成一個(gè)策略廊道 并在此廊道中求得最優(yōu)調(diào)度線 可編輯 31 ResevoirOptimizationDispatching 逐次逼近算法的基本思想是把帶有若干個(gè)決策變量的問(wèn)題分解成僅僅帶有一個(gè)決策變量的若干子問(wèn)題 使這些子問(wèn)題的優(yōu)化序列收斂于原問(wèn)題的解 每個(gè)子問(wèn)題比原來(lái)的總問(wèn)題具有較少的狀態(tài)變量 從而節(jié)省了計(jì)算工作量 便于計(jì)算機(jī)求解 可編輯 32 ResevoirOptimizationDispatching 求解過(guò)程如下 假定各庫(kù)的初始策略和狀態(tài)序列 先對(duì)第一個(gè)水庫(kù)進(jìn)行優(yōu)化 其余n 1個(gè)水庫(kù)的運(yùn)行策略和狀態(tài)變量序列暫時(shí)保持不變 相當(dāng)于對(duì)n維決策向量加n 1個(gè)約束條件 這樣 該子問(wèn)題只含有一個(gè)狀態(tài)變量和一個(gè)決策變量 就可以用一維的優(yōu)化算法求解 從而可得第一個(gè)水庫(kù)的運(yùn)行策略 再對(duì)第二個(gè)水庫(kù)進(jìn)行優(yōu)化 除第一個(gè)水庫(kù)保持新的運(yùn)行策略外 其余水庫(kù)仍保持初始策略 用優(yōu)化算法求解第二個(gè)水庫(kù)的最優(yōu)運(yùn)行策略 用同樣的方法對(duì)剩下的水庫(kù)分別進(jìn)行優(yōu)化 得到各個(gè)水庫(kù)的新的運(yùn)行策略 再?gòu)牡谝粋€(gè)水庫(kù)開(kāi)始 重復(fù)上述步驟 進(jìn)行第二輪 第三輪 迭代計(jì)算 直到目標(biāo)函數(shù)不再有改善或前后兩輪迭代目標(biāo)函數(shù)值滿足收斂要求為止 可編輯 33 ResevoirOptimizationDispatching 聯(lián)合調(diào)度的基本原則 對(duì)以防洪為主的水庫(kù)群 應(yīng)采用補(bǔ)償方式調(diào)度 一般以梯級(jí)水庫(kù)的上游水庫(kù)或距防洪保護(hù)區(qū)較遠(yuǎn)的并聯(lián)水庫(kù)先行補(bǔ)償 使控制洪水比重較大對(duì)洪水的調(diào)節(jié)能力較高距下游防洪保護(hù)區(qū)較近的水庫(kù)最后控制泄量 對(duì)以灌溉及供水為主的水庫(kù)群 以總棄水量最小擬定各個(gè)水庫(kù)的蓄放水次序 梯級(jí)水庫(kù)上游水庫(kù)應(yīng)先蓄水后供水 庫(kù)群中如有調(diào)節(jié)能力高汛期結(jié)束較早的水庫(kù)應(yīng)先蓄水 在供水期按總供水要求進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié) 對(duì)于以發(fā)電為主的水庫(kù)群 在滿足系統(tǒng)正常供電要求的前提下 以總發(fā)電量最大擬定各個(gè)水庫(kù)的蓄放水次序 梯級(jí)水庫(kù)上游水庫(kù)一般應(yīng)先蓄水后供水 對(duì)并聯(lián)水庫(kù)則需采用一些方法 如判別式法 庫(kù)容效率指數(shù)法 根據(jù)各庫(kù)具體情況判別來(lái)確定最佳的蓄放水次序 可編輯 34 ResevoirOptimizationDispatching 水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度的發(fā)展前景方向 1 新的優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展以及多種優(yōu)化理論的耦合 由于水庫(kù)群的聯(lián)合調(diào)度具有高度復(fù)雜性和不確定性 因此多種理論的耦合研究應(yīng)用價(jià)值高 2 基于巨型計(jì)算機(jī) 并行分布式計(jì)算技術(shù)以及網(wǎng)格技術(shù)的優(yōu)化方法 克服 維數(shù)災(zāi) 問(wèn)題 3 基于規(guī)則的優(yōu)化調(diào)度方法研究 基于規(guī)則提取的模型主要是利用模糊系統(tǒng) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 遺傳算法等對(duì)大量確定和非確定性數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分析 非線性映射關(guān)系分析以及邏輯關(guān)聯(lián)分析 尋找有用的只是規(guī)則 水庫(kù)群調(diào)度的決策過(guò)程實(shí)踐性 實(shí)時(shí)性很強(qiáng) 從大量歷史信息中提取專(zhuān)家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn) 抽象概化成具有實(shí)際意義的指導(dǎo)規(guī)則 4 基于空間數(shù)據(jù)的決策支持系統(tǒng) 遙測(cè) 遙感 GIS等空間數(shù)據(jù)為決策者提供高效的信息處理工具和技術(shù) 空間決策支持系統(tǒng)有大量的信息支持 不僅有空間數(shù)據(jù) 還有更多經(jīng)濟(jì) 社會(huì) 文化等各種各樣的數(shù)據(jù)支持 可編輯 35 ResevoirOptimizationDispatching 在我國(guó)大規(guī)模開(kāi)發(fā)水電系統(tǒng)的環(huán)境下 形成了許多梯級(jí)水庫(kù)群 甚至混聯(lián)梯級(jí)水庫(kù)群更由于競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的政策 如何充分發(fā)揮混聯(lián)水庫(kù)群強(qiáng)大的水文補(bǔ)償電力補(bǔ)償優(yōu)勢(shì) 針對(duì)整個(gè)混聯(lián)水庫(kù)群提出整體的調(diào)度規(guī)則指導(dǎo)庫(kù)群運(yùn)行勢(shì)在必行 例 以10座具有季調(diào)節(jié)以上調(diào)節(jié)性能的水庫(kù)組成的混聯(lián)水庫(kù)群作為研究對(duì)象 建立庫(kù)群總調(diào)度函數(shù)模型 時(shí)段總決策在水庫(kù)間的分配模型 以隱隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果為基礎(chǔ) 制作庫(kù)群總調(diào)度函數(shù) 并將得到的調(diào)度函數(shù)指導(dǎo)庫(kù)群進(jìn)行長(zhǎng)系列模擬運(yùn)行 可編輯 36 ResevoirOptimizationDispatching 混聯(lián)水庫(kù)群長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度以調(diào)度期內(nèi)兼顧保證出力要求的發(fā)電量最大為優(yōu)化準(zhǔn)則 采用逐次優(yōu)化 逐次逼近 POA DPSA 法進(jìn)行模型求解 得到長(zhǎng)系列各水庫(kù)優(yōu)化運(yùn)行過(guò)程 進(jìn)而據(jù)此優(yōu)化調(diào)度過(guò)程得到庫(kù)群總調(diào)度函數(shù) 對(duì)于庫(kù)群調(diào)度決策變量可以是時(shí)段出力 時(shí)段出能或者時(shí)段末蓄能 為了調(diào)度函數(shù)直觀簡(jiǎn)單 通常選時(shí)段出力作為決策變量 在回歸擬合計(jì)算中 初選相關(guān)因子至關(guān)重要 一般地 回歸因子可被分為時(shí)間因子 空間因子和能量因子 可編輯 37 ResevoirOptimizationDispatching 把水庫(kù)的時(shí)間因子和空間因子整體聚合成了能量因子 所以不考慮時(shí)間因子和空間因子的選擇 時(shí)段初庫(kù)群總蓄能和本時(shí)段庫(kù)群總?cè)肽苁怯绊懗隽Q策大小最重要的兩個(gè)因子 初步選定影響決策變量的回歸因子有 面臨時(shí)段初的水庫(kù)群總蓄能 面臨時(shí)段和未來(lái)各時(shí)段的入能 余留效益以及它們的交互項(xiàng) 可編輯 38 ResevoirOptimizationDispatching 調(diào)度函數(shù)模型 由于當(dāng)前中長(zhǎng)期徑流預(yù)報(bào)水平和管理技術(shù)條件所限 一般只考慮時(shí)段初蓄能和時(shí)段入能 對(duì)應(yīng)庫(kù)群就是總蓄能和總?cè)肽?因此最終對(duì)聚合水庫(kù)來(lái)說(shuō) 選定的回歸因子有時(shí)段初水庫(kù)蓄能本時(shí)段入能以及它們的交互項(xiàng) 具體模型如下 可編輯 39 ResevoirOptimizationDispatching 回歸因子計(jì)算 用Vt j Vt 1 j分別表示第j個(gè)水庫(kù)t時(shí)段初末的蓄水容積 Qt j表示第j個(gè)水庫(kù)t時(shí)段水庫(kù)平均入庫(kù)流量 qt j表示第j個(gè)水庫(kù)t時(shí)段水庫(kù)平均出庫(kù)流量 N為庫(kù)群總數(shù)則j水庫(kù)t時(shí)段入庫(kù)流量Qt j的電當(dāng)量為 電站i在t時(shí)段的平均水頭 可編輯 40 ResevoirOptimizationDispatching 回歸因子計(jì)算 取值規(guī)則如下 可編輯 41 ResevoirOptimizationDispatching 回歸因子計(jì)算 j水庫(kù)t時(shí)段初需水量Vt j的電當(dāng)量為 電站i在t時(shí)段初蓄狀態(tài)具有的平均水頭為 可編輯 42 ResevoirOptimizationDispatching 回歸因子計(jì)算 匯總各個(gè)水庫(kù)的電當(dāng)量我們可以得到庫(kù)群t時(shí)段的總蓄能和總?cè)肽?具體表達(dá)式如下 經(jīng)上述分析 可以看出時(shí)段初總蓄能代表了該時(shí)段混聯(lián)水庫(kù)群所有水庫(kù)需水量所能提供的勢(shì)能 而時(shí)段總?cè)肽軇t代表在該時(shí)段的入流條件下混聯(lián)水庫(kù)群中各電站來(lái)流所能提供的總能量 可編輯 43 ResevoirOptimizationDispatching 總出力分解模型 庫(kù)群總調(diào)度函數(shù)是對(duì)優(yōu)化調(diào)度后的水庫(kù)群運(yùn)行過(guò)程的擬合 應(yīng)用庫(kù)群調(diào)度函數(shù)只能得到庫(kù)群總出力 因而需要將庫(kù)群總出力在各水庫(kù)水電站之間進(jìn)行分配為了保持和調(diào)度函數(shù)的一致性 出力分配模型選擇為滿足總出力要求下的時(shí)段末庫(kù)群總蓄能最大作為目標(biāo)函數(shù) 式中 st 1為時(shí)段末蓄能 可編輯 44 ResevoirOptimizationDispatching 總出力分解模型 約束條件 1 總出力約束 2 水量平衡約束 可編輯 45 ResevoirOptimizationDispatching 總出力分解模型 約束條件 3 上下游水庫(kù)之間水力聯(lián)系 4 水庫(kù)水位限制 可編輯 46 ResevoirOptimizationDispatching 總出力分解模型 約束條件 5 水庫(kù)出庫(kù)流量限制 6 電站出力限制 可編輯 47 ResevoirOptimizationDispatching 應(yīng)用調(diào)度函數(shù)指導(dǎo)混聯(lián)水庫(kù)群模擬運(yùn)行 1 在優(yōu)化調(diào)度結(jié)果的基礎(chǔ)上 采用聚合的思想計(jì)算混聯(lián)水庫(kù)群時(shí)段初總蓄能時(shí)段總蓄能以及入能蓄能交互項(xiàng)針對(duì)建立的調(diào)度函數(shù)模型 采用逐步回歸分析計(jì)算回歸系數(shù) 即可得到庫(kù)群總調(diào)度函數(shù) 2 根據(jù)混聯(lián)水庫(kù)群各水庫(kù)時(shí)段初蓄水 時(shí)段來(lái)水 水庫(kù)特性即可計(jì)算本時(shí)段庫(kù)群時(shí)段初總蓄能 時(shí)段總蓄能以及入能蓄能交互項(xiàng) 應(yīng)用庫(kù)群總調(diào)度函數(shù)得到時(shí)段庫(kù)群總出力 可編輯 48 ResevoirOptimizationDispatching 應(yīng)用調(diào)度函數(shù)指導(dǎo)混聯(lián)水庫(kù)群模擬運(yùn)行 3 采用遺傳算法計(jì)算出力分配模型 得到本時(shí)段各水庫(kù)水電站出力在時(shí)段初蓄水已知時(shí)段來(lái)水已知的條件下 根據(jù)水電站出力 計(jì)算時(shí)段末 下一時(shí)段初 的蓄水直至計(jì)算到最后一個(gè)時(shí)段 可編輯 49 ResevoirOptimizationDispatching 實(shí)例應(yīng)用 以金沙江上的虎跳峽 烏東德 白鶴灘和溪洛渡 雅礱江上的錦屏一級(jí)和二灘以及大渡河上的下?tīng)栠?雙江口 猴子巖和瀑布溝組成的10座具有季調(diào)節(jié)以上調(diào)節(jié)性能的混聯(lián)梯級(jí)水庫(kù)群為研究對(duì)象 首先采用POA DPSA對(duì)其1959 1989年的來(lái)水資料進(jìn)行長(zhǎng)系列優(yōu)化調(diào)度 然后對(duì)優(yōu)化結(jié)果采用逐步回歸分析計(jì)算混聯(lián)水庫(kù)群總調(diào)度函數(shù)混聯(lián)水庫(kù)群空間關(guān)系如圖1所示 部分月份調(diào)度函數(shù)如表1所示 可編輯 50 ResevoirOptimizationDispa