水库优化调度综述

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水库优化调度综述

作者：王奕徐鑫

来源：《卷宗》2018年第23期

摘要：水电站的优化调度是一个组合优化问题，其最优解是具有实用价值的研究方向，

求解方法非常重要。解决水库优化调度问题的关键在于两个方面：一是如何建立水库优化调度数学模型；二是如何选择优化方法求解该数学模型。到目前为止，优化调度的方法有很多，但也存在一些问题。本文引用几个文献来分析最优调度方法。

关键字：水库；优化；优缺点

1 国内外研究进展

水库群调度涉及多个目标，主要包括防洪、发电、灌溉用水、工业和住宅供水、环境保护、水质改善、旅游、导航等。目前国内外水库群优化调度研究取得了很大进展。水库优化运行研究的国内外专家学者主要包括：优化模型、优化求解方法模型、单库、多库、水库泵站联合优化调度等。

1.1 模型建立

不同的水资源配置系统有不同的决策变量、目标函数、约束条件。

（1）单水库缺水调度

在文献[1]中，作者以乌鲁瓦提水库为例，建立了以各时段水库供水量为决策变量的数学

模型。

目标函数：

乌鲁瓦提水库调度是一个多目标问题，具体有防洪发电、生态治理、排沙灌溉这几个目标。根据调度原则，将防洪、排沙、生态治理作为基本约束条件，首先满足这几三个条件，把灌溉量的最多以及发电量的最大看作是模型的目标函数。

约束条件：

A.水库调度水量平衡约束；

B.灌溉供水流量约束；

C.生态供水约束；

D.水位约束；

E.防洪约束；

F.水电站出力约束。

（2）多水库缺水调度

水库调度方案 (4)

水库防洪调度方案 1、总则 1.1防洪调度的目的防洪调度是一具有多目标、多属性、多层次、多阶段的复杂决策过程，由于不确定性因素存在又决定了防洪调度决策具有实践性、社会性、时效性、风险性很强的突出特点。调度就是根据来水和安全、兴利的关系进行优化运用，确定合适的控制指标，在确保安全的前提下发挥最好的经济效益和社会效益。防洪调度是指安全控制运用这个方面。对某个水库来说，其防洪标准确定之后，实际防洪能力是随工程情况而变的，所以每年汛前要认真检查，以确定当年的运用计划。 防洪调度原则 1、在确保安全的前提下，充分发挥工程效益，协调好上下左右，防洪与灌溉的关系，以确定最优的防洪、兴利水位和运用方式。 2、防洪能力未达到设计标准或水库枢纽工程有险情不能正常运用时，须限制蓄水位预留防洪库容。 3、对校核标准洪水，或可能遭遇的超标准洪水，每个大小水库都要提前落实保坝措施，做到心中有数。 4、在灌溉方面要充分发挥灌区内联合工程调度编制合理可靠的防洪调度方案及计划；对于以水库为主组成的防洪系统，需要编制防洪统一联合调度方案，作为指导水库防洪调度的依据。水库必须严格按照预先制定的防洪调度方案进行运行，才能确保水库

工程的安全及有效地发挥水库的防洪及兴利效益。调度原理利用水库防洪库容调蓄洪水以减免下游洪灾损失的措施。水库防洪一般用于拦蓄洪峰或错峰，常与堤防、分洪工程、防洪非工程措施等配合组成防洪系统，通过统一的防洪调度共同承担其下游的防洪任务。用于防洪的水库一般可分为单纯的防洪水库及承担防洪任务的综合利用水库，也可分为溢洪设备无闸控制的滞洪水库及有闸控制的蓄洪水库。规划防洪水库应在河流或地区防洪规划的基础上选择防洪标准、防洪库容和水库泄洪建筑物形式、尺寸及水库群各水库防洪库容的分配方案。防洪标准水库下游防护区的标准：一般应根据其重要性、不同标准洪灾的损失及政治因素等进行确定。当出现大于或相应于该标准的洪水时，水库应控制泄量使防护区的水位不高于保证水位或流量不大于安全泄量。水库本身防洪标准：从保证大坝安全出发，需要分别拟定水库防洪设计标准（正常运用）及校核标准（非常运用）。水库设计洪水，是在正常运用情况下确定水库有关参数和水工建筑物尺寸的依据。校核洪水是非常运用情况下校核大坝安全的依据。水库的防洪设计标准主要根据大坝规模、效益、失事后造成的严重后果等因素，按照有关的规程、规范选定，必要时可通过经济论证及综合分析确定。防洪库容的确定根据防护区的防洪标准求出防护区、水库及区间的设计洪水。通过调查研究确定有关防护区的保证水位及安全泄量。以安全泄量减去区间流量求出水库各时段允许的最大泄量。根据防护区离水库的远近、区间洪水特性、

水库群优化调度总结报告

水库群优化调度总结报告 -----水文专业 姓名： 学号： 专业： 时间： 河海大学文天学院 2013年9月

目录 一、概述 (3) 二、线性规划非线性规划方法 (4) 2.1 线性规划 (4) 2.2 非线性规划 (4) 三、动态规划（DP） (4) 四、增量动态规划（IDP） (6) 五、两时段滑动寻优算法（POA） (6) 六、轮库迭代法 (7) 七、总结 (7)

一、概述 水库优化调度是一个多阶段决策过程的最优化问题, 是在常规调度和系统工程的一些优化理论及其技术的基础上发展起来的。其基本内容可描述为:根据水库的入流过程,遵照优化调度准则,运用最优化方法,寻求比较理想的水库调度方案,使发电、防洪、灌溉、供水等各部门在整个分析期内的总效益最大。通过水库优化调度，可以解决各用水部门之间的矛盾，经济合理地利用水资源及水能资源，因而，在现今我国乃至世界水资源贫乏、开采利用不合理的情况下，水库优化调度具有非常重要的意义。开展水库的优化调度研究工作，提高水库的管理水平，几乎在不增加任何额外投资的条件下，便可获得显著的经济效益。 关于水库优化调度的研究最早从20世纪40年代开始，美国人Mases于1946年最早将优化概念引入水库优化调度。国内的相关研究则是从上世纪60年代起步。华中科技大学的张勇传是国内水库优化调度的开拓者。这些年，随着系统工程优化理论和数学规划理论的日臻完善，随着计算机技术在这两大领域的应用，水库优化调度的方法也愈加丰富。从径流描述上分，一般可分为确定型和随机型两种；从所包含的水库数目划分，可分为单库优化调度和水库群优化调度两方面。单从优化调度所采用的优化方法划分，一般可分为线性规划、非线性规划、动态规划、增量动态规划、两时段滑动寻优算法和轮库迭代法等。

水库优化调度

水库调度研究现状及发展趋势 摘要：实施梯级水电站群联合优化运行是统筹流域上下游各电站流量、水头间的关系，从而实现科学利用水能资源的重要手段，符合建设资源节约型、环境友好型社会的要求，是实现节能减排目标的重要途径，对贯彻落实科学发展观，促进流域又好又快发展具有重要意义。本文拟介绍水库调度研究现状及发展趋势，对工程实际具有重要的理论意义。 关键词：水库;优化调度;研究形状;发展趋势 随着水电发展的规划推进落实，大型流域梯级水库群将逐步形成，其联合调度运行必将获得巨大的电力补偿效益和水文补偿效益，同时在实际工程中也会不断涌现新的现象和问题。在新形势下综合考虑梯级上下游电站之间复杂的水力、电力联系，开展梯级水库群联合调度新的优化理论与方法应用研究，统筹协调梯级水库群上下游电站各部门的利益及用水需求，结合工程实际探索梯级水库群联合优化调度的多目标优化及决策方法，实现流域水能资源的高效利用、提高流域梯级水库群的联合运行管理水平乃至达到流域梯级整体综合效益的最大化，对缓解能源短缺、落实科学发展观、贯彻国家“节能 减排”战略以及履行减排承诺均具有重要的理论指导意义和工程实用价值[1]。 1 水库调度研究现状 水库调度研究，按其采用的基本理论性质划分，可分为常规调度(或传统方法)和优 化调度[2]。常规调度，一般指采用时历法和统计法进行水库调度;优化调度则是一种以 一定的最优准则为依据，以水库电站为中心建立目标函数，结合系统实际，考虑其应满足的各种约束条件，然后用最优化方法求解由目标函数和约束条件组成的系统方程组， 使目标函数取得极值的水库控制运用方式 [3]。 常规调度 常规调度主要是利用径流调节理论和水能计算方法来确定满足水库既定任务的蓄泄过程，制定调度图或调度规则，以指导水库运行。它以实测资料为依据，方法比较简单直观，可以汇入调度和决策人员的经验和判断能力等，所以是目前水库电站规划设计阶段以及中小水库运行调度中通常采用的方法。但常规方法只能从事先拟定的极其有限的方案中选择较好的方案，调度结果一般只是可行解，而不是最优解，且该方法难以处理多目标、多约束和复杂水利系统的调度问题。 优化调度 为了充分利用有限的水资源，国内外从上世纪50年代起兴起了水库优化调度研究。其核心有两点:一是根据某种准则建立优化调度模型，二是寻找求解模型的优化方法。 1946年美国学者Masse最早引入优化概念解决水库调度问题。1955年美国人Little[4]采

水库调度的内容

水库调度的内容 1、简介 一种控制运用水库的技术管理方法。是根据各用水部门的合理需要，参照水库每年蓄水情况与预计的可能天然来水及含沙情况，有计划地合理控制水库在各个时期的蓄水和放水过程，亦即控制其水位升、降过程。一般在设计水库时，要提出预计的水库调度方案，而在以后实际运行中不断修订校正，以求符合客观实际。在制定水库调度方案时，要考虑与其它水库联合工作互相配合的可能性与必要性。 2、主要内容 水库调度是水库工程管理的主要环节之一。其内容包括：拟定水库调度方式、编制水库调度计划及确定各项控制运用指标、进行面临时段的实时调度等。 3、理论与方法 水库调度的理论与方法是随着20世纪初水库和水电站的大量兴建而逐步发展起来的，并逐步实现了综合利用和水库群的水库调度。在调度方法上，1926年苏联Α.Α.莫洛佐夫提出水电站水库调配调节的概念，并逐步发展形成了水库调度图。这种图至今仍被广泛应用。50年代以来，由于现代应用数学、径流调节理论、电子计算机技术的迅速发展，使得以最大经济效益为目标的水库优化调度理论得到迅速发展与应用。随着各种水库调度自动化系统的建立，使水库实时调度达到了较高的水平。中国自50年代以来，水库调度工作随着大规模水利建设而逐步发展。目前，大中型水库比较普遍地编制了年度调度计划，有的还编制了较完善的水库调度规程，研究和拟定了适合本水库的调度方式，逐步由单一目标的调度走向综合利用调度，由单独水库调度开始向水库群调度方向发展，考虑水情预报进行的水库预报调度也有不少实践经验，使水库效益得到进一步发挥。对多沙河流上的水库，为使其能延长使用年限而采取的水沙调度方式已经取得了成果。由于水库的大量兴建，对于水库优化调度也在理论与实践上作了探讨。

水库多目标优化调度理论和应用研究

水库多目标优化调度理论和应用研究 摘要:本文提出了综合利用水库的多目标优化调度的理论 ,并将该理论应用在综合利用水库优化调度过程中,在此应用中用马尔可夫单链弹性相关理论处理径流,并在引入“有效雨量”的基础上,将供水量作为决策条件,以满足用水保证率条件下供水量最大为目标函数,建立了相应的数学模型和编制了相应的计算程序,绘出了综合利用水库三维优化调度图,利用三维优化调度图进行综合调节计算,计算结果理想、效益显着,且大大增加了调度过程的灵活性。经沐浴水库等多个综合利用水库的实践证明,本方法是可靠有效的。 关键词:优化调度弹性相关径流动态规划 综合利用水库的优化调度受多因素影响,如径流,水库特性、用水特性以及电站的机电特性等,其中径流的影响较大。本文采用马尔可夫单链弹性相关理论处理径流,以供水流量为决策变量,在考虑有效雨量的基础上建立了动态规划数学模型,编制了结构简明,功能完善,便于操作使用的大型优化调度计算程序,自动绘制出三维优化调度图,利用优化调度图进行综合利用水库调节计算,在几乎不增加投资的条件下,产生了巨大的经济效益。经实践证明,本方法准确可靠,适合于大、中、小型水库,也适合于平原水库、地下水库;更适合于我国北方水资源紧缺地区使用。 1 采用离散的马尔可夫随机过程描述径流 用马尔可夫过程描述径流 为了计算和应用的方便,将时间序列离散化(即分为若干时段:月),相邻时段存在着依赖关系,以水库来水的3个相邻时段t1、t2、t3间径流关系进行分析。用X1、X2、X3表示3个时段的径流,三者之间的相关情况可分为2种情况:(1)直接相关。即不管X2取值怎样(或不计X2取值的影响)的条件下,X1与X3相关,称为偏相关,其相关程度用相关系数表征,可用数量表示为γ13。(2)间接相关。即因存在着X1和X2、X2和X3之间的相邻时段相关关系,故X1的大小影响着X2的大小,从而又影响着X3的大小。这种相关是由中间量X2传递的,不是直接的,因此叫间接相关。 计算相应条件概率 当一年分成K个时段(月),每个时段的径流以平均值来表示,记作QK(K=1,2,3,……,K)。

水库中长期发电优化调度解析方法分析

水库中长期发电优化调度解析方法分析 摘要：水库中长期发电优化调度是实现水能资源高效利用的重要技术手段。本 文提出了水库中长期发电优化调度的解析方法，即通过水库特性曲线的函数化， 建立了优化调度的解析函数模型，并基于 POA 算法原理提出了解析优化方法——APOA 算法。 关键词：中长期发电调度；特性曲线；解析方法；APOA 算法；计算效率 水库中长期发电优化调度是实现水能资源高效利用的重要技术手段，也是水 电站及其水库制定和实施中长期运行计划的核心问题。随着运筹学、系统工程及 智能算法的逐步引入，水库中长期发电优化调度模型的求解方法和调度规则的研 究得到了快速的发展。在水库发电优化调度模型求解的众多方法中，动态规划算 法以其适用于多时间段序贯决策并能灵活处理非线性、不连续优化模型等特点而 在水库调度领域得到了广泛应用。随着大量水库电站的建成和投入使用，优化算 法的研究也由针对单个水库或单个目标向梯级水库和多目标转变。为了避免库群 系统优化调度模型求解的“维数灾”问题，相关专家和学者对传统动态规划算法进 行了诸多改进。 1特性曲线和动力指标的函数表达 1.1特性曲线的函数化表达 （1）水库库容-水位关系函数。以库容为自变量、库水位为因变量的函数关 系用三次多项式达：Zup=fVZ（V）= AV3+BV2+CV+D（1）式中：Zup为水库水位，m；V为水库蓄水量（库容），（xl）m 3；A、B、C、D 为水库库容-水位关系函 数 fVZ(?)的参数。 （2）水电站下游流量-水位关系函数。下游流量水位关系一般可用二次多项 式表示为：Zdown=fQZ(Q)=a+bQ+cQ2（2）式中：Zdown为水电站下游水位，m； Q为水电站发电流量，m3/s；a、b、c为下游流量-水位关系函数fQZ(?)的参数。 （3）水电站发电流量-水头损失关系函数。发电流量-水头损失关系的二次函 数关系：ΔH=fΔh(Q)=αQ2（3）式中：ΔH为水电站水头损失，m；α为水电站发电 流量-水头损失关系函数fΔh(?)的参数。 （4）水电站预想出力 -水头关系函数。预想出力为水电站实际运行中可能承 担的最大出力（负荷），与水电站运行的净水头有关。净水头大于设计水头时， 预想出力等于水电站装机容量，否则，预想出力与净水头成正比关系，可用分段 线性函数关系表达：Pyx= fPy(H)=Py H≥Hsj ；Pyx= fPy(H)=Py+β(H-Hsj) H

水库调度方案

水库防洪调度方案 1、总则 防洪调度的目的防洪调度是一具有多目标、多属性、多层次、多阶段的复杂决策过程，由于不确定性因素存在又决定了防洪调度决策具有实践性、社会性、时效性、风险性很强的突出特点。调度就是根据来水和安全、兴利的关系进行优化运用，确定合适的控制指标，在确保安全的前提下发挥最好的经济效益和社会效益。防洪调度是指安全控制运用这个方面。对某个水库来说，其防洪标准确定之后，实际防洪能力是随工程情况而变的，所以每年汛前要认真检查，以确定当年的运用计划。 防洪调度原则 1、在确保安全的前提下，充分发挥工程效益，协调好上下左右，防洪与灌溉的关系，以确定最优的防洪、兴利水位和运用方式。 2、防洪能力未达到设计标准或水库枢纽工程有险情不能正常运用时，须限制蓄水位预留防洪库容。 3、对校核标准洪水，或可能遭遇的超标准洪水，每个大小水库都要提前落实保坝措施，做到心中有数。 4、在灌溉方面要充分发挥灌区内联合工程调度编制合理可靠的防洪调度方案及计划；对于以水库为主组成的防洪系统，需要编制防洪统一联合调度方案，作为指导水库防洪调度的依据。水库必须严格按照预先制定的防洪调度方案进行运行，才能确保水库

工程的安全及有效地发挥水库的防洪及兴利效益。调度原理利用水库防洪库容调蓄洪水以减免下游洪灾损失的措施。水库防洪一般用于拦蓄洪峰或错峰，常与堤防、分洪工程、防洪非工程措施等配合组成防洪系统，通过统一的防洪调度共同承担其下游的防洪任务。用于防洪的水库一般可分为单纯的防洪水库及承担防洪任务的综合利用水库，也可分为溢洪设备无闸控制的滞洪水库及有闸控制的蓄洪水库。规划防洪水库应在河流或地区防洪规划的基础上选择防洪标准、防洪库容和水库泄洪建筑物形式、尺寸及水库群各水库防洪库容的分配方案。防洪标准水库下游防护区的标准：一般应根据其重要性、不同标准洪灾的损失及政治因素等进行确定。当出现大于或相应于该标准的洪水时，水库应控制泄量使防护区的水位不高于保证水位或流量不大于安全泄量。水库本身防洪标准：从保证大坝安全出发，需要分别拟定水库防洪设计标准（正常运用）及校核标准（非常运用）。水库设计洪水，是在正常运用情况下确定水库有关参数和水工建筑物尺寸的依据。校核洪水是非常运用情况下校核大坝安全的依据。水库的防洪设计标准主要根据大坝规模、效益、失事后造成的严重后果等因素，按照有关的规程、规范选定，必要时可通过经济论证及综合分析确定。防洪库容的确定根据防护区的防洪标准求出防护区、水库及区间的设计洪水。通过调查研究确定有关防护区的保证水位及安全泄量。以安全泄量减去区间流量求出水库各时段允许的最大泄量。根据防护区离水库的远近、区间洪水特性、

水库优化调度

摘要 各种水文预报产品已应用于实时水库调度，包括确定性径流预报（DSF），DSF 的基于概率径流预测（伪PSF，pPSF），总体或概率径流预测（实时PSF，rPSF 表示）。DSF的代表在确定性的预测误差的形式预测的不确定性，PPSF的预测不确定性的一个给定的DSF的条件分布，并rPSF概率的不确定性分布。与以往的研究，治疗专案水库运行模式输入的预报产品相比，本文试图参与各种预报产品的不确定性的动态演化模型，并探讨了实时水库调度决策其效果。通过一个单目标的实时水库运行模式的一个假设的例子，结果表明，预测的不确定性发挥显著作用。效用函数的测量，水库的运作效率，降低预测的不确定性增加，但幅度取决于用于预测产品。在一般情况下，水库运行与rPSF的效用是一个完美的预测获得的效用几乎一样高。同时，DSF和PPSF公用事业彼此相似，但不如rPSF高。此外，径流变异和库容可以改变的预测不确定性的影响程度，但不相对优点的DSF，PPSF和rPSF。 介绍 进展，在气象预报，水文模型，和水文气候的遥相关关系有显著改善径流预报精度和交货时间[3,22,24,28]，并提供巨大的机会，以提高水资源系统的操作效率[23,25，29,39]。近年来，预报产品，特别是长期径流预报（与铅的时间超过15天），已应用到水库调度和水资源管理（如[23,25,29,39]）。 此外，预测精度和交货时间，经营策略也影响了径流预报实时水库运行[4,20,39]利用效率。作为一种常见的做法，水库运行曲线，每一年左右的经营期为一个目标存储级别，采用实时水库调度的指导方针，以及运作规划[18,34]。运行曲线确定历史径流记录[20,34]，它们反映了适合于不同的历史场景，而不是实时的径流条件下水库的经营决策。因此，即使是完美的径流预测不能改善水库的运行效率，运行曲线[39]。在最近的许多研究，水库运行曲线已被替换实时水库优化和仿真模型，这是为了提供更加灵活和高效的方法，利用各种径流预报产品[8]的。 实施实时水库调度模型的径流预测的一个重要的问题是处理在径流预报产品[8,9,26]中涉及的不确定性。虽然预测的不确定性分析已在水文（如[17,31,32]）的一个研究重点，有预测不确定性的影响相对较少研究实时水库运行[9,27,33]。确定性或概率径流预报产品通常被视为专案确定性或随机性水库运行模式的投入。这就是说，一个确定性的预测或预先设计的是一个特定的水库操作问题的筛选试验，并没有预测误差的非一般化的结构是内生参与运行分析的情景所代表的随机预测。与此相对应，以往的研究文献中的预测和水库操作采用一种双组分的方法，提供了（“建议”）预测情景[3,22,24,28]作为输入到其他组件[23，25,29,39]，与预测中的应用问题。在一般情况下，这种做法表明，预测总是可以提高水库运行效率，尤其是极端条件下[21]。 这项研究的目的在实时水库运行分析预测的不确定性的影响。由于不同的预报产品，例如，确定性和概率径流预报，水库优化和仿真模型实时经营决策施加不同的影响，这项研究将明确模拟的径流预测研究中的不确定性，并评估其效果，在实际水库运行时间的决定。由于水文文学中不存在这样一个目的的工具，预测演化鞅模型（MMFE）[11,12]用于供应链管理中引入量化实时径流的预测的

四种优化方法在水库优化调度中的运用

四种优化方法在水库优化调度中的运用 田昆 河海大学水利水电工程学院，南京（210098） E-mail ：ambitious1984@https://www.doczj.com/doc/4c3074428.html, 摘 要：本文用动态规划法、增量动态规划法、逐步优化算法和遗传算法四种优化算法，编 写Visual Basic 程序，建立模型，研究单一水库的优化调度问题。通过实例计算，对四种方 法进行比较分析，结果正名逐步优化法和遗传算法收敛速度快，且能达到全局最优解。 关键词：水库调度；动态规划；增量；遗传算法 本文以整个调度期内发电量最大作为优化的目标函数，建立单一水库确定性模型，用动 态规划、离散微分动态规划、逐步优化算法和遗传算法四种方法分别编写Visual Basic 程序， 对同一实例进行计算，通过结果比较，表明逐步优化法(POA)和遗传算法(GA)收敛快，且能 得到全局最优解，计算效果较好。 1. 动态规划（DP ） 动态规划是解决多阶段决策过程最优化的一种最优化方法。它把比较复杂的问题划分成 若干阶段，通过逐段求解，最终获得全局最优解。 本次计算中，调度期取一年，按月份划分调度时段，以调度时段 t (t =1,2,…..T )作为阶段 变量，库容t V 作为状态变量，各时段发电用水量t Q 作为决策变量，对应于一个阶段效应 t N (t Q ,t V )，引入罚函数，所以顺时序确定性动态规划模型为[1]： [] ∑=???T t t t E EF W E 1)(max σ （1） 递推方程： {)(),(max )(11??+=t t t t t t t V N V Q N V N （2） 考虑以下约束条件：s.t ???? ?????=≤≤≤≤≤≤?=??+T t N N N Z Z Z Q Q Q V V t Q S t t t t t t t t t t t t t ,......2,1)(max ,min ,max ,min ,max ,min ,1 （3） 上式中t S 为t 时段水库的天然来水，t Q 为t 时段水库的发电流量；min ,t Z ，max ,t Z 分别 为t 时段的水库水位下限和水位上限；min ,t Q ，max ,t Q 分别为水轮机的最小和最大过水约束； min ,t N ，max ,t N 分别为t 时段水轮机的最小技术出力和最大预想出力。)(t t V N 为从时段t 到 第一时段的最优发电量；),(t t t V Q N 为面临时段t 在时段初水库蓄水量为初水库蓄水量为t V 和该时段发电用水量为t Q 的发电量；)(11??t t V N 为余留期（从t -1时段到第一时段）最优发 电量。 2. 增量动态规划（IDP ） 增量动态规划是动态规划的一种改进方法，使用逐次逼近的方法（迭代法）寻优，每次

水库优化调度方法研究分析

水库优化调度方法研究分析? 崔瑞红，董增川 (河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，江苏南京 210098) 摘要：水库优化调度对水资源的合理利用具有很重要的意义，本文从其调度所采用的优化方法方面分析了国内外水库优化调度的研究的进展。对几种代表性的方法在水库优化调度中的应用列表分析比较，最后对今后水库优化调度方法的研究发展作了展望。 关键词：水库优化调度，优化方法 1 概述 水库优化调度是一个多阶段决策过程的最优化问题, 是在常规调度和系统工程的一些优化理论及其技术的基础上发展起来的。其基本内容可描述为:根据水库的入流过程,遵照优化调度准则,运用最优化方法,寻求比较理想的水库调度方案,使发电、防洪、灌溉、供水等各部门在整个分析期内的总效益最大。通过水库优化调度，可以解决各用水部门之间的矛盾，经济合理地利用水资源及水能资源，因而，在现今我国乃至世界水资源贫乏、开采利用不合理的情况下，水库优化调度具有非常重要的意义。开展水库的优化调度研究工作，提高水库的管理水平，几乎在不增加任何额外投资的条件下，便可获得显著的经济效益。 关于水库优化调度的研究最早从20世纪40年代开始，美国人Mases于1946年最早将优化概念引入水库优化调度。国内的相关研究则是从上世纪60年代起步。华中科技大学的张勇传是国内水库优化调度的开拓者。这些年，随着系统工程优化理论和数学规划理论的日臻完善，随着计算机技术在这两大领域的应用，水库优化调度的方法也愈加丰富。从径流描述上分，一般可分为确定型和随机型两种；从所包含的水库数目划分，可分为单库优化调度和水库群优化调度两方面；另外，赵鸣雁等人从库群目标函数和相应的约束条件方面把水库优化调度划分为：显随机优化方法、隐随机优化方法、多目标优化模型、有预报的实时控制、启发式规划模型以及其他模型六种。单从优化调度所采用的优化方法划分，一般可分为线性规划、非线性规划、动态规划、多目标优化和大系统协调法、新算法等。本文从其用的优化方法方面进行总结和评述。 2线性规划非线性规划方法 2.1线性规划 线性规划是水库优化调度中较简单且应用广泛的规划方法。这种方法不需要初始决策，结果收敛于全局最优解，在大规模问题的求解中用的较多。1973年，Windsor最早把线性规划应用于水库群的联合调度[1]。Needham等人于2000年将线性规划的混合整数规划方法应用于Lowa and Des Moins River的防洪调度，指出作随机评价时，该方法耗时很多[2]。国内的王厥谋（1985）建立了一个线性规划模型进行防洪优化调度。许自达（1990）用线性规划方法求解了并联水库群联合调度。线性规划法计算效率低，由于水库优化调度是非线性和随机性，当调度的目标函数和约束条件很复杂时，需先用其他方法将问题线性化再进行求解。 收稿日期：2006-04-14 作者简介：崔瑞红(1982—) 女(汉族) 山西人 硕士研究生 主要从事水资源规划与管理的研究

水库优化调度 结课论文

水库优化调度技术浅谈 摘要：随着我国各方面的迅速发展，大规模的水电站水库群逐渐形成，对其进行的综合调度与运行管理变的越来越复杂，其地位和作用也越来越突出。本论文着重介绍了水库优化调度的研究现状与发展趋势，以及存在的各种优缺点，将实际问题引入到水库调度问题中，探讨了水库综合利用的调度模式。 关键词：水库优化调度 1 引言 随着国家各方面的的迅速发展，大规模的水电站水库群逐渐形成，水库调度的地位和作用越来越突出，如何最大限度地发挥水库效益，一直是水库调度研究的主要方向之一。水库调度是根据水库所承担的水利水电任务的主次和规定的运用原则，凭借水库的调蓄能力，在保证大坝安全和防洪安全的前提下，对入库水量过程进行调节，实现多发电、提高综合利用效益的一种水库运用控制技术。水库综合利用涉及到发电、供水、防洪、防凌、航运等多种目标，同时由于参与水库调度的各部门之间存在着多种功能协同和利益协调关系，其功能交联及利益冲突现象严重，因此，如何在参与水库调度各部门的分管协调下，形成统一的、一体化的调度模式，是水库调度的重要议题之一。 水电站水库的运行情况与河川径流密切相关，河川径流的多变性和不重复性给水库运行调度带来很大困难。尤其是年调节水电站的水库，由于缺乏准确可靠的长期水文预报，在水库运用管理上往往容易造成一些不必要的失误。例如，在供水期开始，为了想多发电，水电站以较大出力工作，结果供水期还未结束，水库就可能提前放空，使电站在汛前一段时间里，以天然来水量发电，不能满足电站保证出力的要求，破坏了电力系统的正常工作。反之，在供水期开始，由于担心以后来水少，为避免正常工作遭破坏，水电站在整个供水期均按保证出力工作，结果在下一个汛期到来时水库可能仍未放空，汛期水库又很快蓄满，造成大量弃水，这样就不能充分利用水能。以上情况也可能同样会发生在蓄水期。 因此，水库调度在很大程度上依赖于未来径流情势，遗憾地是目前对未来径流尚无法准确预知。但是客观世界中的任何事物都具有一定的规律，可以认为，未来某个时段的径流情势是一个随机变量，对于某个调度期，可以根据各时段径流的概率分布，综合考虑防洪、蓄水、灌溉、城市供水与发电等各方面的要求，得到该调度期内预估的水库调度计划。这将涉及多个随机变量（每个时段径流均视为随机变量）的复杂运算。 对于梯级水库群来说，在忽略了蒸发、渗漏、区间入流等因素的影响下，下游水库的来水量应等于上游水库考虑流达时间后的泄水量。梯级水库群的调度不仅要考虑各时段径流的配合，还要考虑各水库之间的配合，才能在调度期内使所有水库的综合效益达到最大。梯级水库群的综合调度涉及了众多变量，对其进行调度相当复杂。目前对两级水库调度的研究比较成熟，多级水库的调度只能将其简化为两级水