水库调度中的“异轨同效”现象研究

针对确定性水库优化调度问题，引入近似最短路径方法，寻求优化调度的近似最优解，从而证实“异轨同效”现象存在的可能性。借鉴流域水文模型的“异参同效”研究成果，视隐随机调度问题中的调度规则参数为具有概率分布特征的参数，视调度目标函数值为似然函数，采用贝叶斯方法估计最优调度轨迹的区间分布，开展水库调度的最优调度轨迹的等效性研究。研究结果表明：进行水库优化调度的“异轨同效”研究，可以估计最优调度轨迹区间，从而将传统调度的单点决策转变为区间决策，更符合调度操作实际。 项目发表学术论文15篇，其中三大检索收录7篇(SCI论文4篇，EI论文3篇)，授权发明专利1项。 2100433B

优化水库调度可提高水库综合效益。本项目将借鉴流域水文模型的异参同效研究成果，视确定性水库最优调度问题的调度轨迹（如各时段水库库容）或者隐随机调度问题中的调度规则参数为具有概率分布特征的参数，视调度目标函数值为似然函数，采用贝叶斯方法估计最优调度轨迹的区间分布，开展水库调度的异轨同效（最优调度轨迹的等效性）研究。项目的研究内容包括：①对动态规划方法进行改进，寻求确定性水库优化调度的多重解（多个最优解），从而证实异轨同效现象的存在性，为理论研究提供依据。②改进以种群为单位的仿生算法，一次性获得准多重解。③建立寻求最优调度轨迹或者最优调度规则的模拟模型，采用GLUE、MCMC等不确定性分析方法推求最优调度轨迹的区间分布。本研究不仅是全新的理论研究课题，而且相对于传统水库调度技术的单一最优调度轨迹可提供最优调度区间，从而将传统调度的单点决策转变为区间决策，更符合调度操作实际，意义重大。

这是水电站运行中的首要任务，主要包括洪水调度、旱灾调度、发电调度。水库投入运行后，为处理好各时期来水与用水、发电与防洪、水头与水量等各方面的矛盾，实现水库的最大综合效益而进行水库调度。水库调度根据水库调度图和电力系统运行调度命令进行的，而水库调度图是根据历史水文资料以及水文气象预报，经分析计算编制而成，水库调度图指明水库在运行时段内水头和流量所相应的合理运行方式。水文气象预报分为短期、中期和长期 3种。中期水文气象预报是在汛期对各流域平均降雨量、水库流入量所作的定量预报。长期水文气象预报是指一个月以上的流域平均降雨量、水库流入量的定量或定性预报。发电调度是根据电力系统调度及各用水部门对水库的要求，编制年度汛期、供水期的发电调度意见，以指导水库的实际运行。其原则是丰水年应发电为主，发电蓄水兼顾，力争多发电，当然再不出现浪费的前提下；平水年应发蓄并举，充分利用水头水量；枯水年应细水长流,以水定电,保证用水，充分提高水量的利用率。洪水调度是每年汛期根据调度计划及短期预报对每次实际洪水对水库运行进行具体调度，以实现对洪水的合理调节和适时泄放。原则是在确保坝体安全和满足上下游防洪目标的前提下，最大限度地减少放泄流量，保障上游库区和下游沿江地区工农业生产和人民生命财产的安全，做到汛中多考虑防洪，汛末要注意蓄水，充分利用水资源，使水库在防洪发电上发挥尽量多的效益。

内容简介

本书围绕跨流域水库群联合调度问题，以辽宁省“东水西调”三线联调项目为实例开展理论研究。首先，对水资源调度理论研究背景、意义进行概述，对跨流域调水系统特征、国内外跨流域调水工程建设情况、跨流域调水及水库群联合调度现状进行综述，在总结现有研究成果的基础上，介绍本文主要研究内容。其次，在明确跨流域水库群联合调度决策制定过程特点的基础上，采用0-1规划方法确定水库群*调、供水过程，不仅可为采用隐随机优化方法确定跨流域水库群调水规则和供水规则提供*化样本过程，而且对于跨流域调水工程调度运行评价具有重要意义；然后，对水库群联合调度规则形式与提取方法进行总结分析，为跨流域水库群联合调度规则研究奠定基础；再者，基于跨流域水库群*调、供水过程，提出了提取跨流域水库群联合调度规则的集对分析新方法，通过提高水库*调度决策与待定调度决策间的联系度，优化确定跨流域水库群调水规则和供水规则。接下来，以供水调度图和调水控制线为联合调度规则形式，采用模拟-优化模式，构建同时考虑跨流域调水和供水的复杂水库群联合优化调度模型，添加考虑供水调度图先验形状特征的形状约束，提出一种借鉴逐步优化算法思想的逐库优化粒子群算法，逐步优化单个或两个水库的调度规则，以降低单次优化变量的维数，从而提高其搜索全局*解的能力。针对跨流域供水水库群联合调度问题存在的主从递阶结构，本文提出了调水规则和供水规则相结合的跨流域供水水库群联合调度规则，建立了确定水库群调水、供水规则的二层规划模型，采用并行种群混合进化的粒子群算法对调水控制线和供水调度图进行分层优化，*终得到满足上、下层决策要求的跨流域供水水库群联合调度规则。*后，对研究内容进行总结，对跨流域水库群联合调度问题下一步研究方向进行展望。