水电站水库长期优化调度模型及调度图
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
调度 方案制定与有效性检验 ， 构建水 电站水库长期优化调 度模 型 。应用结 果表 明 ： 所建模 型具有不受 年调节 和 多年调节 库容机械划分约束 、 快速获得满 足发 电保 证率 所要求 的优化调 度 图的优 秀特性 ； 较之常 规调度方 法 ，
可增发 电量 ２ ． Ｏ ％以上 ， 保 证率更高 ， 决 策信息更丰富 。
关 键 词 ： 水资源管理； 水库优化调度； 随机动态规划； 遗传算法 ； 调度图
中图分 类 号 ： Ｔ Ｖ ６ ９ ７ ． １
文 献标 志码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ４ ０ Ｘ（ ２ ０ １ ６ ） ０ ５ — ０ ０ ２ ３ — ０ ９
由于 中长期 降水 与径 流预 报 尚不 能达 到准确 可靠 、 满 足水 库 调度 决 策 的水平 ｊ ， 调度 图仍 是 目前 指 导 水 库 运行 调度 最 常用 的工具 Ｊ 。水 电站调 度 图是 以时 间 （ 月、 旬） 为横 坐标 ， 由一 组控 制水库 蓄水 量或 出力 的指 示线 划分 出不 同供 电区 的图形 一 ， 是 水 库 调 度规 则 的直 观 表达 形 式 。 目前 常用 的水 电站 调 度 图绘 制 方 法 主要 有两 种 ＿ ２ Ｊ ： 一是 时历 法 。该 方法 操 作 简单 ， 常用 于 水 电站 设 计 阶段 ， 但用 于指 导水 电站 水 库 实 际
ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｏ ｃ ｈ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍ ｉ ｎ ｇ ［ Ｊ ］ ． Ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ — Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， ２ ０ １ ６ （ ５ ） ： ２ ３ — ３ １ ． ）
第 ５期 ２ ０ １ ６年 １ ０月
水
利
水
运 工
程学ຫໍສະໝຸດ 报 Ｎｏ ． ５
ＡＮＤ Ｅ 『 Ｃ Ｉ Ｎ皿 Ｒ 『 Ｇ
０ｅ ｔ ． ２ ０ １ ６
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ６ １ ９ ８ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ０ ０ ９ — ６ ４ ０ Ｘ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ５ ． ０ ０ ４
运行时 ， 尚存如下不足 ， ： ①设计阶段所引用的保证出力和保证率概念， 在 当年运行时没有多大实际意义 ；
② 只考 虑 了历 史上 发生 过 的几场 径 流过程 ， 然 而河 流水 文情 况 却是 随机 多变 、 永 不 重复 的 ， 径 流代 表性不 强 ； ③ 调度 图绘制 方法 尚未 统 一 ， 受 人 为影 响较 大 ， 往 往需 要通 过 多 次试 错 才 能得 到 ， 且 不 能保 证获 得 最 大发 电 效 益 。二是 随 机动 态规 划 与马尔 科夫 过程 相 结合 的方 法 ＇ ４ ， “ Ｊ 。该 方法 由于考 虑 了来 水 丰枯 状 况 的 “ 所 有 可能” 组 合方 式 ， 而不 是 仅仅 局 限 于历史 上 发生 过 的少数 几 种径 流 过程 ， 并 且 调度 图是 通过 比较 了水 库处 在 任 何 时候 、 任何 水位 情 况 下 的 “ 所有可能 ” 而 挑 选 出来 的 ， 因此 相 对 于 时 历 法 具 有 明 显 进 步 。文 献 ［ ２ ］ 和 ［ １ １ ］ 论 述 了利 用 动态 规划 和 马尔 可夫决 策过 程进 行水 电站水 库 优化 调度 的可行 性 与具 体 过程 ， 推求 了运 行 历 时无 限 、 以年 为周 期 、 年 内又分 为若 干 时段 的最优 稳定 决 策 ， 打破 了对 年 调节 库容 与多 年 调节 库 容 的机 械 划 分 的传统 ， 总结提 出 了水 电站水 库 长期 最优 调度 方法 ， 是该 领域 的重 要进 步 。但 由于受 当时计算 条件 和认 识 水平 所 限 ， 该 方法 尚存 如下 不 足 ： ① 问题 描述 过 于数 学化 ， 略 显 复杂 和 繁琐 ， 难 以被 工程 领 域 所采 用 ； ② 通 过 在 目标 函数 中引 入 “ 惩 罚 系数 ” ， 以平 衡 发 电量 和 发 电保 证率 之 间 矛盾 、 进 而 获得 满 足 目标发 电保证 率 要 求 的调 度方 案 的做法 ， 需 人工 确定 惩罚 系数 ， 并 需经 反复 试算 ， 计算 效 率不 高 ， 也 难 以满足 精度要 求 。并且 上 述 两种 方 法都 不 能 自我 验 证所 计 算 调度 方 案 的优 劣 ， 它 们 所获 得 的调 度 方案 （ 调度 图） ， 通 常均 要 通过 时 历
水 电站水 库 长 期 优 化 调 度 模 型 及 调 度 图
王 宗 志 ， 王 伟 ， 刘 克 琳 ，程 亮
（ １ ． 南京水利科学研究 院 水文水资 源与水利工程科学 国家重点实 验室 ， 江苏 南京 岭水 库管理处 ，安徽 六 安 ２ ３ ７ ２ ７ ２ ） ２ １ ０ ０ ２ ９ ；２ ． 安徽 省佛 子
王宗志 ， 王伟 ， 刘 克琳 ， 等． 水 电站水 库长期优化调度模型及调度 图［ Ｊ ］ ． 水利水运工程学报 ， ２ ０ １ ６ （ ５ ） ： ２ ３ — ３ １ ． （ ＷＡ Ｎ Ｇ Ｚ ｏ ｎ ｇ —
ｚ ｈ ｉ ，ＷＡＮＧ Ｗｅ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｋ ｅ — ｌ ｉ ｎ，ｅ ｔ ａ １ ． Ｌ ｏ ｎ ｇ － ｔ ｅ ｒ ｍ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ
摘要 ： 为绘制高效可靠的水库运行调度图， 以平衡保证出力保证率与发电量矛盾的惩罚系数为优化变量 、 以保
证 出力设 计保证率满足条件下发 电量 最大为 目标 函数 ， 综 合集成 以黄金 分割法 为 时段 决策优 选法 的随机动态 规划 核心模型 ， 以及评估 调度方案优劣 时历 法长 系列模 拟计算模 块 ， 利用遗 传算法 的并行计 算能 力 ， 结 合 电站
可增发 电量 ２ ． Ｏ ％以上 ， 保 证率更高 ， 决 策信息更丰富 。
关 键 词 ： 水资源管理； 水库优化调度； 随机动态规划； 遗传算法 ； 调度图
中图分 类 号 ： Ｔ Ｖ ６ ９ ７ ． １
文 献标 志码 ： Ａ
文章编 号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ４ ０ Ｘ（ ２ ０ １ ６ ） ０ ５ — ０ ０ ２ ３ — ０ ９
由于 中长期 降水 与径 流预 报 尚不 能达 到准确 可靠 、 满 足水 库 调度 决 策 的水平 ｊ ， 调度 图仍 是 目前 指 导 水 库 运行 调度 最 常用 的工具 Ｊ 。水 电站调 度 图是 以时 间 （ 月、 旬） 为横 坐标 ， 由一 组控 制水库 蓄水 量或 出力 的指 示线 划分 出不 同供 电区 的图形 一 ， 是 水 库 调 度规 则 的直 观 表达 形 式 。 目前 常用 的水 电站 调 度 图绘 制 方 法 主要 有两 种 ＿ ２ Ｊ ： 一是 时历 法 。该 方法 操 作 简单 ， 常用 于 水 电站 设 计 阶段 ， 但用 于指 导水 电站 水 库 实 际
ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｏ ｃ ｈ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍ ｉ ｎ ｇ ［ Ｊ ］ ． Ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ — Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， ２ ０ １ ６ （ ５ ） ： ２ ３ — ３ １ ． ）
第 ５期 ２ ０ １ ６年 １ ０月
水
利
水
运 工
程学ຫໍສະໝຸດ 报 Ｎｏ ． ５
ＡＮＤ Ｅ 『 Ｃ Ｉ Ｎ皿 Ｒ 『 Ｇ
０ｅ ｔ ． ２ ０ １ ６
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ６ １ ９ ８ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ０ ０ ９ — ６ ４ ０ Ｘ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ５ ． ０ ０ ４
运行时 ， 尚存如下不足 ， ： ①设计阶段所引用的保证出力和保证率概念， 在 当年运行时没有多大实际意义 ；
② 只考 虑 了历 史上 发生 过 的几场 径 流过程 ， 然 而河 流水 文情 况 却是 随机 多变 、 永 不 重复 的 ， 径 流代 表性不 强 ； ③ 调度 图绘制 方法 尚未 统 一 ， 受 人 为影 响较 大 ， 往 往需 要通 过 多 次试 错 才 能得 到 ， 且 不 能保 证获 得 最 大发 电 效 益 。二是 随 机动 态规 划 与马尔 科夫 过程 相 结合 的方 法 ＇ ４ ， “ Ｊ 。该 方法 由于考 虑 了来 水 丰枯 状 况 的 “ 所 有 可能” 组 合方 式 ， 而不 是 仅仅 局 限 于历史 上 发生 过 的少数 几 种径 流 过程 ， 并 且 调度 图是 通过 比较 了水 库处 在 任 何 时候 、 任何 水位 情 况 下 的 “ 所有可能 ” 而 挑 选 出来 的 ， 因此 相 对 于 时 历 法 具 有 明 显 进 步 。文 献 ［ ２ ］ 和 ［ １ １ ］ 论 述 了利 用 动态 规划 和 马尔 可夫决 策过 程进 行水 电站水 库 优化 调度 的可行 性 与具 体 过程 ， 推求 了运 行 历 时无 限 、 以年 为周 期 、 年 内又分 为若 干 时段 的最优 稳定 决 策 ， 打破 了对 年 调节 库容 与多 年 调节 库 容 的机 械 划 分 的传统 ， 总结提 出 了水 电站水 库 长期 最优 调度 方法 ， 是该 领域 的重 要进 步 。但 由于受 当时计算 条件 和认 识 水平 所 限 ， 该 方法 尚存 如下 不 足 ： ① 问题 描述 过 于数 学化 ， 略 显 复杂 和 繁琐 ， 难 以被 工程 领 域 所采 用 ； ② 通 过 在 目标 函数 中引 入 “ 惩 罚 系数 ” ， 以平 衡 发 电量 和 发 电保 证率 之 间 矛盾 、 进 而 获得 满 足 目标发 电保证 率 要 求 的调 度方 案 的做法 ， 需 人工 确定 惩罚 系数 ， 并 需经 反复 试算 ， 计算 效 率不 高 ， 也 难 以满足 精度要 求 。并且 上 述 两种 方 法都 不 能 自我 验 证所 计 算 调度 方 案 的优 劣 ， 它 们 所获 得 的调 度 方案 （ 调度 图） ， 通 常均 要 通过 时 历
水 电站水 库 长 期 优 化 调 度 模 型 及 调 度 图
王 宗 志 ， 王 伟 ， 刘 克 琳 ，程 亮
（ １ ． 南京水利科学研究 院 水文水资 源与水利工程科学 国家重点实 验室 ， 江苏 南京 岭水 库管理处 ，安徽 六 安 ２ ３ ７ ２ ７ ２ ） ２ １ ０ ０ ２ ９ ；２ ． 安徽 省佛 子
王宗志 ， 王伟 ， 刘 克琳 ， 等． 水 电站水 库长期优化调度模型及调度 图［ Ｊ ］ ． 水利水运工程学报 ， ２ ０ １ ６ （ ５ ） ： ２ ３ — ３ １ ． （ ＷＡ Ｎ Ｇ Ｚ ｏ ｎ ｇ —
ｚ ｈ ｉ ，ＷＡＮＧ Ｗｅ ｉ ，Ｌ Ｉ Ｕ Ｋ ｅ — ｌ ｉ ｎ，ｅ ｔ ａ １ ． Ｌ ｏ ｎ ｇ － ｔ ｅ ｒ ｍ ｒ ｅ ｓ ｅ ｒ ｖ ｏ ｉ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｇ ｅ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ
摘要 ： 为绘制高效可靠的水库运行调度图， 以平衡保证出力保证率与发电量矛盾的惩罚系数为优化变量 、 以保
证 出力设 计保证率满足条件下发 电量 最大为 目标 函数 ， 综 合集成 以黄金 分割法 为 时段 决策优 选法 的随机动态 规划 核心模型 ， 以及评估 调度方案优劣 时历 法长 系列模 拟计算模 块 ， 利用遗 传算法 的并行计 算能 力 ， 结 合 电站