黄河小浪底水库水–沙–电耦合过程计算

小浪底水库是保障黄河下游防洪、供水等目标的关键性骨干工程,故研究小浪底水库优化调度方式对于水库塑造下游河道形态及排沙减淤等方面具有重要意义。研究建立了小浪底水库水–沙–电耦合的优化调度模型,通过经济价值量化发电效益与水库排沙减淤效益,形成发电效益最大和综合效益最大两类优化目标;根据小浪底水库拦沙后期调度规程,对坝前水位、下泄流量、水轮机出力进行约束,并采用动态规划逐日求解,分析了在不同优化目标下典型枯水年(2015年)与丰水年(2012年)的调度方案及其结果。结果表明:1)当优化目标为发电效益最大时,2015年和2012年的优化方案分别实现了71.30×10^(8)和102.15×10^(8) kW·h的发电量。2)当优化目标为综合效益最大时,2015年的优化方案可实现排沙量0.31×10^(8) t与发电量70.17×10^(8) kW·h,而2012年的优化方案可实现排沙量1.66×10^(8) t与发电量95.24×10^(8) kW·h。3)2种优化目标都实现了综合效益的提升,而以综合效益最大为优化目标时,牺牲部分发电效益换取汛期库区冲刷,增加了水库使用寿命与水库排沙减淤效益,相较实际方案进一步提升了综合效益。4)2个典型年份的优化方案均较实际调度结果实现了发电效益与综合效益的提升,且丰水年的提升更为明显;此外,还针对典型年份现有调度方式,提出了相应的优化建议。