考虑后效性影响的梯级水库短期优化调度耦合模型研究

针对同一梯级中"以电定水"与"以水定电"运行模式并存的状况,本文从梯级总能量的角度出发,结合蓄能最大与发电量最大准则,构建了梯级水库短期优化调度耦合模型;为提高模型计算精度,考虑了水流滞时、尾水位变化后效性等影响因素,采用BP神经网络对下库入库流量、上库尾水位进行了精确计算,并提出了伴随POA算法对有后效性的梯级水库短期优化调度耦合模型进行求解。潘口、小漩梯级水库实例计算表明:所建的耦合模型能够很好地契合实际生产需求,有效提高梯级水电站的发电效益;与现有算法相比,伴随POA算法在计算时间、计算精度等方面具有一定的优势,能够满足生产实践的要求。

反调节作用下的梯级水库短期优化调度研究

为充分发挥上游大型水电站的调峰作用,保障下游供水、生态流量等供给,在下游建设反调节水库的梯级水库运行模式应运而生。目前,对水库反调节的研究多侧重于下库对上库出库流量或发电水头单方面的调节,并未将两者结合考虑。针对上述情况,以堵河流域潘口-小漩梯级水库为例,结合该梯级中"以电定水"与"以水定电"运行模式并存的生产实际,综合考虑小漩对潘口出库水量的调蓄作用以及对潘口尾水的顶托作用,建立了潘口-小漩梯级水库短期优化调度模型,并采用改进的POA算法对模型进行求解。计算结果表明:抬高小漩水库运行水位并保持其机组位于高效率区运行能够提升梯级水电站整体的发电效益。

三种水库优化调度方案实施模式的对比研究

为研究水库优化调度方案在水位、流量及出力控制模式下的实施效果,以发电量最大为目标建立优化调度模型并求解,选取发电效益、水位越限风险率及弃水量构建评价指标体系,对不同水库运行工况下的调度方案实施过程进行仿真计算,并评价其实施效果。小漩水电站的实例应用结果表明,水位控制模式对应的水位越限风险率最低,但弃水量最大导致其发电效益最差;流量控制模式与出力控制模式对应的水位越限风险率相差不大,但出力控制模式弃水量更少,发电效益更高。因此,出力控制模式可作为调度方案实施过程中的首选模式。

水库短期发电调度方式评价研究

针对水库短期发电常规调度、优化调度应用于实际生产时存在的效益偏低、风险较偏大等问题,首先在深入分析上述两种调度方式的基础上,将两者优势互补,提出了一种常规、优化结合调度方式;其次结合生产实际,建立了水库短期发电调度方式评价指标体系,并采用事后评价方法对各调度方式在实际生产中的应用效果进行了评价;最后以堵河流域小漩水库为例进行了实例计算。结果表明,结合调度方式综合了常规调度与优化调度的优势,能够在保持低风险的前提下有效提升水电站的发电效益,对水库短期发电调度生产实践具有一定的指导意义。

1962年～2015年堵河流域径流变化特征分析

随着近年来堵河上潘口水电站、小漩水电站等梯级电站的建成与投入运行,流域径流特性发生了变化。为了掌握其内在变化规律,合理指导水电站的联合调度及为南水北调服务,依据堵河流域1962年～2015年的径流数据,运用数理统计理论对其年内、年际变化特征进行了分析。结果表明,径流的年内分配越来越不均匀;年平均径流序列有两个较短的周期,在突变年1985年前后呈先上升后下降的变化趋势且均不显著。

雅砻江流域非一致性洪水分析

雅砻江干流下游河段大规模梯级水电站的逐步开发改变了下垫面条件,同时也改变了天然洪水的分布特性,不再满足传统洪水频率分析中对其一致性的要求。通过定性和定量分析,得出雅砻江锦屏一级水电站年最大1日洪量和年最大3日洪量均在1989年发生变异。在此基础上,针对年最大1日洪量及其发生日期两个变量进行了研究。首先以变异年份1989年将原序列划分为两个子序列,并构造了P-Ⅲ混合分布模型;其次应用方向数据统计理论,将Von Mises分布作为其发生日期的分布;最后通过Clayton Copula函数求取了两变量的联合超越概率分布、条件超越概率密度等。分析结果可为该电站合理确定设计洪水及汛期防洪调度提供相关参考。

基于区间数组合赋权的水库调度方案评价研究

针对既有区间数多指标评价中大多只考虑主观权重的不足,全面考虑评价指标的主客观信息,提出基于区间数的组合赋权方法。首先综合考虑区间数本身的性质和区间数内部数据序列的分布,依据区间数比较的可能度和传统的客观赋权法——变异系数法,给出两种确定区间数客观权重的方法;其次引入衡量数据差异性的卡方距离进行组合赋权,求解优化问题得到组合权重;最后将雷达图法引入水库调度方案评价中,对溪洛渡、向家坝、三峡梯级水库洪水资源利用效果进行评价,并与TOPSIS法的评价结果进行比较分析。实例计算结果表明,基于区间数的组合赋权方法和雷达图法在水库调度方案评价中具有很好的可行性,较现有方法具有一定的优势。

改进的VIKOR决策模型在大隆水库汛期水位动态控制中的应用

针对传统VIKOR法在权重确定方面的不足,提出了基于权重搜索技术的VIKOR决策模型,该模型通过改进云模型计算主观权重和critic法计算客观权重,以其作为可行域边界,利用权重搜索技术进行寻优,得到将主客观权重相耦合的综合权重,并输入VIKOR决策模型进行计算。大隆水库汛期运行水位动态控制方案决策结果表明,改进的VIKOR决策模型在权重确定时既考虑了专家主观经验又考虑了客观数据特点,结果兼具全面性和科学性。通过设置不同的决策机制系数可得到决策者处于不同心理下的方案排序结果,在解决了大隆水库汛末蓄水量不足问题的同时,验证了该模型的适用性和可行性。

堵河流域降水量演变规律分析

采用指标变差系数、集中度和集中期并通过线性倾向估计法、累积距平法、滑动t检验法、Mann-Kendall非参数检验法和小波分析法,对堵河流域降水量的稳定性、集中性、趋势性和周期性进行了分析.结果表明,降水量在年内的稳定性变差,集中程度增强,但集中时段稳定在7月份;不考虑变异时,年降水量呈下降趋势,考虑变异时,突变年前后两时段的年降水量均呈上升趋势;从季降水量来看,夏季降水量呈上升趋势,其余季节降水量均呈下降趋势;从月降水量来看,6月份降水量和8月份降水量均呈上升趋势,其余月份降水量均呈下降趋势;年降水量以29a、18a、8a、5a四个时间尺度为周期的变化较为明显.

基于联合互信息的水文预报因子集选取研究

预报因子集是预报因子的集合。作为预报信息的来源,因子集对预报结果有着重要影响,增加因子集包含的预报信息量能够有效地提高预报精度。针对现有方法侧重于对单个预报因子进行研究的不足,本文从整体的角度考虑,提出了基于联合互信息的预报因子集选取方法。首先介绍了互信息并将其扩展到高维情景,引出条件互信息与联合互信息,并采用Parzen窗估计法对其进行计算;其次以水文预报为背景,建立最大联合互信息模型,根据条件互信息进行求解,并耦合反向传播(BP)神经网络对计算结果进行检验;最后对雅砻江流域泸宁水文站进行实例计算,并将计算结果与现行方法进行比较。结果表明,新方法能够为预报模型提供更加科学的输入,提高模型的预报精度。

基于多维关联抽样的区间数灰靶决策模型及其应用

传统区间数灰靶决策模型忽略了指标区间分布及指标间相关性对于方案优劣评价的重要影响,且赋权过程中存在一定的模糊误差.针对上述不足,本文提出了基于多维关联抽样的区间数灰靶决策模型,通过全面考虑指标空间边界及空间内部的多维联合概率密度分布情况,弱化了指标极值对于决策结果的影响;并引入模糊集值统计方法确定指标权重,将灰靶决策模型权重由实数序列拓展到区间数序列,减小了专家判定过程中的模糊误差.以潘口水库汛期运行水位抬升方案决策为研究案例,将改进模型与传统模型进行比较,结果表明,改进后的模型能够更有效地考虑区间内部数据特点及指标间的关联程度,区间数权重的设定也更合理客观.

基于改进电子搜索算法的梯级水库联合发电优化调度

为解决梯级水库联合优化调度求解时间较长的问题,提出一种改进的电子搜索算法(IESA).改进算法在原算法的基础上,首先采用新的参数自适应方法,同时保证运算前期向优秀个体的迁移速度以及运算后期较强的局部搜索能力;然后,针对梯级水库联合优化调度强约束性的特点,提出可行域内搜索策略,使核周围产生的电子和迁移后的原子核均满足水库调度的各项约束,避免可行域外的无效搜索,提高搜索效率.运用改进后的电子搜索算法求解李仙江流域两座水库联合发电优化调度问题,结果表明,所提出的方法较传统的动态规划和遗传算法,能同时保证算法的收敛速度和所得结果的质量,具有推广价值.

基于结构方程模型的水库多目标互馈关系研究

梯级水库多目标问题涉及的因子集维度较高,目标间关系错综复杂,传统统计学方法难以同时考虑各目标所涉及的不同指标,对于互馈关系仅可给出定性分析。针对此问题,本文建立梯级水库发电-供水-生态多目标优化调度模型,采用快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解,并提出三者间互馈关系的初步假设,进而引入结构方程模型(SEM),以非劣解集内各指标值作为输入数据,进行高维验证性因子分析,针对目标间互馈关系给出可视化、定量化的计算结果。溪洛渡-向家坝梯级水库的研究结果表明,在丰、平、枯不同典型年中发电-供水的冲突最剧烈,其次为发电-生态,而供水-生态的互馈关系并不显著;另外,随着天然来流由丰变枯,发电-供水矛盾急剧锐化。

考虑峰型及其频率的洪水随机模拟方法研究

现有洪水模拟方法仅考虑了洪峰、洪量及洪水历时三者间的相关性,并未考虑洪水特征量对于洪水过程线形状的影响。鉴于此,本文提出一种考虑峰型及其出现频率的洪水随机模拟方法,在洪峰、洪量、洪水历时的基础上,引入峰型系数及峰现时间,通过Copula函数构建上述特征量的联合分布函数并进行特征量随机模拟,通过贴近度计算得到与随机模拟的特征量最接近的代表性无量纲洪水过程线类型,进而将两者融合得到完整洪水过程线,并应用于防洪调度仿真计算。大隆水库的实例计算结果表明,本文洪水模拟方法全面考虑了影响洪水过程的诸多因子,模拟结果中各峰型出现频率接近天然洪水,防洪风险率与实际相差不大,对于水库调度方案制订及风险分析具有重要意义。

基于逐步逼近思想的改进蓄能增量最大模型

传统蓄能增量最大准则未考虑水电站发电效率的影响,并以时段平均值近似计算蓄能增量,无法真实反映水电站调度目标。针对上述不足,首先引入能效系数来反映水电站对水能资源的利用能力,对传统蓄能增量最大准则进行了改进;其次采用逐步逼近算法对改进蓄能增量最大准则中各水电站的能效系数进行了优化计算,并建立了基于逐步逼近思想的改进蓄能增量最大模型;最后以堵河流域潘口、小漩梯级水库为研究对象进行了实例计算。结果表明,所建模型科学合理,通过模型计算能够有效提升梯级水库蓄能,增加梯级水电站的发电效益;相比于现有模型,该模型对应的优化效果更加明显,能够为"以电定水"模式下的生产实践提供更加有效的指导。

三峡水库蓄水时机群决策方法研究

汛末提前蓄水能在风险可控的条件下提高水库蓄满率,增益良多。目前针对三峡水库汛末蓄水时机的研究很多,但侧重点不同,且最佳蓄水时机的选取缺少决策技术支持。为了将现有研究成果有效整合,供上级决策者参考,提出了专家群体最大满意度群决策模型。首先,各专家运用累积前景理论对蓄水时间方案进行排序,然后以专家群体满意度最大为目标,求解使专家群体满意度最大的群决策结果。结果显示,9月11日蓄水的方案可以在较小的风险条件下取得较大效益,为最优方案,该结果与传统决策方法结果相同,表明了所提群决策模型的有效性。此外,该模型充分考虑专家决策心理,尊重群体意见,结果有据可循,能为研究三峡汛末蓄水时机问题提供一种新的有效手段。