梯级水电站群多核并行优化调度技术

前言

1 我国水电发展概况及研究意义

1.1 我国水电发展概况

1.2 水电站群优化调度的意义

1.3 面临关键科学技术问题

2 梯级水电系统优化调度方法研究进展

2.1 总体概述

2.2 优化调度方法研究进展

2.3 并行计算在水资源管理领域的应用

3 Fork/Join 多核并行框架

3.1 Fork/Join 基本原理

3.2 Fork/Join实现方式

3.3 Fork/Join 软件安装

4 工程背景、模型描述及测试配置

4.2 模型描述

4.3 测试配置

4.4 小结

5 梯级水电站群优化调度并行自适应混合粒子群算法

5.1 基本粒子群算法

5.2 自适应混合粒子群算法

5.3 并行自适应混合粒子群算法.

5.4 应用实例

5.5 小结

6 梯级水电站群优化调度并行自适应混沌整体退火遗传算法

6.1 基本遗传算法

6.2 自适应混沌整体退火遗传算法

6.3 并行自适应混沌整体退火遗传算法

6.4 应用实例

6.5 小结

7 梯级水电站群优化调度并行混沌模拟退火差分进化算法

7.1 基本差分进化算法

7.2 混沌模拟退火差分进化算法

7.3 并行混沌模拟退火差分进化算法

7.4 应用实例

7.5 小结

8 梯级水电站群优化调度并行离散微分动态规划方法

8.1 动态规划方法

8.2 离散微分动态规划方法

8.3 并行离散微分动态规划方法

8.4 应用实例

8.5 小结

9 梯级水电站群优化调度并行随机动态规划方法

9.1 随机动态规划方法

9.2 并行随机动态规划方法

9.3 应用实例

9.4 小结

10 棉级水电站群优化调度并行机会约束动态规划方法

10.1 机会约束动态规划方法

10.2 并行机会约束动态规划方法.

10.3 应用实例

11 梯级水电站群长期发电优化调度应用系统

11.1 系统设计

11.2 系统实现方法

11.3 系统应用实例

12总结

附录AFork/Join 实例程序代码.

附录BFork/Join 阀值选取公式的改进建议

参考文献

2100433B

本书在深入分析梯级水电站群优化调度特性的基础上，结合近年来兴起的多核并行技术，开展了大规模梯级水库群多核并行方法研究，并分别提出了基于粗粒度模式的并行智能算法以及基于细粒度模式的并行动态规划类方法。通过实例研究表明，方法并行化能大幅度缩减计算耗时，提高优化求解的计算效率，有利于调度部门精细化水平的提高。

本书可供从事这方面科研工作的人员参考，也可供相关专业在校研究生学习使用。

本书就流域梯级水电站群联合优化运行相关问题的关键技术进行探讨，系统地对梯级水电站群的联合运行模式、径流预测、洪水预报、运行自动化系统等进行了分析。全书共分6篇21章，其内容主要包括国内外流域梯级水电站群运行管理、我国流域梯级水电开发与运行管理现状、流域梯级水电站群联合运行的必要性和可行性分析、流域梯级水电站群运行管理模式探讨，年径流预测、月径流预测、日径流预测，流域梯级水电站群中长期联合优化运行、流域梯级水电站群短期联合优化运行、水电站厂内经济运行、流域梯级水电站群联合优化运行算法，流域梯级水库群防洪运行、流域洪水预报，系统总体结构及水文站网布设、水情信息采集、水情信息传输、水情预报系统，流域梯级水电站群运行自动化系统结构、通信方式等。

本书可作为电力系统、水电厂、流域水电开发公司运行管理人员、电力营销人员、电力市场研究人员和高等院校有关专业师生的参考书籍。

前言

第一篇绪论

第1章流域和水系

1.1流域

1.1.1流域特征

1.1.2流域水文分区

1.2水系

1.2.1水系特征

1.2.2河流分级

第2章流域梯级水电站群类型和特点

2.1国内外水电发展概述

2.2梯级水电站群的结构类型

2.3梯级水电站（群）的特点

2.3.1梯级水电系统的特性分析

2.3.2梯级水电站间的联系

2.3.3梯级水电站（群）调度的优化准则及发展趋势

第3章流域梯级水库水文预测方法研究进展

3.1概述

3.1.1径流预测的概念及分类

3.1.2径流预测的作用

3.2中长期径流预测方法研究进展

3.2.1传统中长期水文预测方法

3.2.2现代中长期水文预测方法

3.3短期径流预测方法研究进展

3.3.1水文模型的概念及分类

3.3.2国外短期径流预测方法的研究进展

3.3.3国内短期径流预测方法的研究进展

第4章流域梯级优化调度方法研究进展

4.1流域梯级水电站常规调度概述与研究进展

4.1.1流域梯级常规调度的概述

4.1.2流域梯级水电站调度图的研究进展

4.1.3流域梯级水电站常规调度函数的研究进展

4.2水库优化调度方法的分类

4.3水电站优化调度研究进展及现状

4.3.1国外研究进展及现状

4.3.2国内研究进展及现状

4.4总结与展望

第5章流域梯级水电站联合优化调度系统研究进展

5.1国外梯级水库优化调度系统现状

5.1.1佐治亚理工水电站水库调度与发电决策支持软件系统

5.1.2美国田纳西流域机构（TVA）的水资源优化调度系统

5.1.3加拿大大不列颠哥伦比亚水电公司的短期优化调度系统

5.1.4国外其他国家的优化调度系统

5.2国内梯级水库优化调度系统现状

第6章流域梯级水电站联合优化运行模式

6.1梯级水电站经济运行

6.1.1中长期运行方式

6.1.2短期运行方式

6.1.3厂内运行方式

6.2梯级水电站补偿效益分析

6.2.1梯级水电站补偿调节概念

6.2.2梯级水电站调度补偿调节计算

第二篇流域梯级水库径流预测

第7章中长期水文预测方法

7.1中长期预测方法

7.2预测因子挑选及统计计算方法

7.2.1预测因子挑选

7.2.2预测因子统计计算方法

7.3回归分析预测技术

7.3.1多元门限回归的基本原理及数学模型

7.3.2多元门限回归的建模步骤及预测方法

7.4时间序列预测技术

7.4.1最近邻抽样回归的基本原理及数学模型

7.4.2最近邻抽样回归的建模步骤及预测方法

7.5人工神经网络预测技术

7.5.1BP网络的基本原理及数学模型

7.5.2BP网络的建模步骤及预测方法

7.5.3应用实例

7.6投影寻踪预测技术

7.6.1投影寻踪的基本原理及数学模型

7.6.2投影方向优化和岭函数拟合

7.6.3投影寻踪回归模型的建模步骤及预测方法

7.6.4应用实例

7.7小波分析技术

7.7.1小波分析的基本原理及数学模型

7.7.2小波分析的建模步骤及预测方法

7.8组合预测模型

7.8.1灰色—周期外延组合模型

7.8.2ANN—SVM组合预测模型

第8章短期水文预报方法

8.1统计相关法

8.1.1降雨径流相关图法

8.1.2河段洪水预报方法

8.2河道洪水演算

8.2.1圣维南方程组

8.2.2马斯京根法

8.2.3特征河长法

8.3新安江模型

8.3.1蓄满产流机制

8.3.2三水源新安江模型

8.3.3三水源新安江模型参数一览

8.3.4三水源新安江模型实例应用

8.4水箱模型

8.4.1水箱模型的模拟机制

8.4.2串联水箱模型

8.4.3水箱模型的应用实例

8.4.4水箱模型的设置

8.5萨克拉门托模型

8.5.1土壤蓄水量模型块

8.5.2流域蒸散发模型块

8.5.3汇流模型块

8.5.4SAC模型的计算流程

8.6SHE模型

8.6.1树冠截留和蒸散发

8.6.2融雪

8.6.3非饱和带水流

8.6.4饱和带水流

8.6.5坡面漫流及河道汇流

第9章流域水文预报方案

9.1流域河系预报体系

9.1.1预报对象

9.1.2技术路线及预报方法

9.1.3预报河段划分

9.1.4河系预报体系

9.2流域河系预报作业模式

9.3流域河系中长期预报作业流程

9.4流域河系短期预报作业流程

9.4.1方案编制和方案管理

9.4.2预测模型参数率定

9.4.3作业预报

第三篇流域梯级水电站运行调度

第10章流域梯级水电站常规调度

10.1水库常规调度理论

10.1.1水库常规调度的原理

10.1.2水库常规调度图所反映的调度规则

10.1.3水库调度函数所反映的调度规则

10.2流域梯级水电站常规调度图的拟定及检验

10.2.1常规调度图绘制

10.2.2改进常规调度图的制作方法

10.2.3常规调度图的优化模型与算法

10.2.4梯级水库常规调度图的绘制思路

10.2.5流域梯级水库改进常规调度图的编制实例

10.2.6梯级水库常规调度图的检验

10.3流域梯级水电站常规调度函数拟合的方法和步骤

10.3.1梯级水库调度函数拟定关注的内容

10.3.2梯级水库调度函数优化的编制步骤

第11章流域梯级水电站中长期优化调度

11.1流域梯级水电站中长期优化调度数学模型

11.1.1优化准则与目标函数

11.1.2约束条件

11.1.3模型的输入与输出

11.1.4各类目标函数的侧重点

11.2流域梯级水库中长期优化调度方法

11.2.1动态规划法求解原理方法

11.2.2增量动态规划（IDP）法

11.2.3离散微分动态规划（DDDP）法

11.2.4动态规划逐次渐进（DPSA）法

11.2.5大系统分解协调法

11.2.6蚁群算法

11.3流域梯级水电站中长期优化调度决策方法和流程

11.3.1预报调度滚动决策方法

11.3.2决策流程

第12章流域梯级水电站短期优化调度

12.1流域梯级水电站短期优化调度数学模型

12.1.1优化准则与目标函数

12.1.2模型的输入与输出

12.1.3各类目标函数的侧重点

12.2流域梯级水库短期优化调度方法

12.2.1遗传算法

12.2.2粒子群算法

12.2.3人工神经网络算法

12.2.4模拟退火算法

12.2.5禁忌搜索算法

12.2.6差分进化算法

12.2.7逐步优化（POA）法

12.2.8逐次优化梯级厂间负荷分配算法

12.3流域梯级短期联合优化调度整体框架

12.3.1梯级短期优化调度模型

12.3.2求解算法模型

12.3.3实例计算

12.4梯级负荷分配模型及最优运行策略

12.4.1梯级厂内负荷分配模型及求解方法

12.4.2梯级厂内负荷分配最优运行方案

12.4.3梯级厂内负荷分配最优运行实例计算

12.5流域梯级水电站短期优化调度决策流程

12.5.1流程

12.5.2水库调度决策前沿问题研究

第13章流域梯级水电站厂内经济运行

13.1流域梯级水电站厂内经济运行概述

13.2流域梯级水电站厂内经济运行数学模型

13.2.1总耗水量最小模型（以电定水）

13.2.2总出力最大模型（以水定电）

13.3流域梯级水电站厂内经济运行优化方法

13.3.1负荷分配传统方法

13.3.2负荷分配智能算法

……

第四篇流域梯级水电站自动化系统

参考文献2100433B

本书就流域梯级水电站群快速联合优化运行相关问题的关键技术进行探讨，系统地对梯级水电站群的联合运行模式、径流预测、洪水预报、运行自动化系统等进行了分析。全书共分6篇21章，其内容主要包括国内外流域梯级水电站群运行管理、我国流域梯级水电开发与运行管理现状、流域梯级水电站群联合运行的必要性和可行性分析、流域梯级水电站群运行管理模式探讨，年径流预测、月径流预测、日径流预测，流域梯级水电站群中长期快速联合优化运行、流域梯级水电站群短期快速联合优化运行、水电站厂内经济运行、流域梯级水电站群快速联合优化运行算法，流域梯级水库群防洪运行、流域洪水预报，系统总体结构及水文站网布设、水情信息采集、水情信息传输、水情预报系统，流域梯级水电站群运行自动化系统结构、通信方式等。

本书可作为电力系统、水电厂、流域水电开发公司运行管理人员、电力营销人员、电力市场研究人员和高等院校有关专业师生的参考书籍。2100433B