当前课程知识点：水资源系统分析理论与应用 > 第三章 动态规划与水库优化调度 > 3.5水库优化调度实例 > 3.5水库优化调度实例
大家好
本单元主要讲授水库优化调度实例
我们以三峡-葛洲坝梯级水库工程的联合优化调度作为实例
分析水库优化调度技术在实践中的应用方式和应用效果
三峡工程位于西陵峡中段的湖北省宜昌市境内的三斗坪
是治理和开发长江的关键性骨干工程
具有防洪、发电、航运等综合效益
葛洲坝水电站位于长江西陵峡出口
南津关以下3km处的湖北宜昌市境内
距上游三峡水利枢纽工程38km
是三峡工程的反调节和航运梯级
葛洲坝工程具有发电、改善航道等综合效益
三峡坝址多年平均流量为14300m3/s
虽然具有165亿m3的兴利库容
但与多年平均径流量相比
三峡水库的库容系数不足4%
而且主汛期受汛限水位限制
在不防洪时水库基本为径流式水库
调节能力非常有限
大量水能资源得不到利用
面对调节库容不足
来水有减少趋势的局面
从资源水利的角度
对三峡-葛洲坝梯级水库的优化调度进行深入研究
寻求优化调度策略
进一步量化梯级水电站优化调度潜力
具有重要研究意义与实践价值
以三峡葛洲坝梯级系统的全年调度期内的
总发电量最大作为目标函数
综合考虑水量平衡约束
预想出力约束
初始边界条件的期末水位约束
上下限水位约束
最小出力约束以及最小流量约束等等约束条件
采用动态规划法进行建模求解
对于相应的约束条件
分别设置对应的参数取值以及资料系列取值
以中长期预报入库过程作为模型输入
设定调度期内各时段的约束取值
形成水位、出力、出库等
主要待定变量的优化搜索范围
在此条件下
采用动态规划法进行网格剖分求解
便可得到三峡、葛洲坝梯级水库的水位
调度过程线、以及出力过程和流量过程
为梯级水库群的中
长期发电调度计划编制提供参考依据
采用与多种其他求解方法的最优解
进行比较分析解的优化性能
比如从与标准遗传算法最优解的结果
进行比较可以得知
动态规划算法相比于遗传算法的总发电量
指标显著提高
但是计算时间也显著增长
呈现维数灾问题
实际上
在给定工程应用上最高的网格精度条件下
动态规划法求解出来的解就是工程精度下的
全局最优解
然而
想要获得全局最优解的计算成本往往较高
所以现仍有研究在不断探讨怎样改进算法
以综合保障最优解的质量并降低计算开销
实际上
在工程实践中
建立优化调度模型
并采用最优求解方法求解
只是为调度策略的编制提供参考依据
调度策略的优化性受到诸多不可控因素影响
在实际调度中
调度计划的编制与应用还存在如下问题
首先
入库径流的时程分布极不均匀
导致编制的中长期调度计划难以直接
应用于指导短期及实时调度运行计划安排
其次
径流预报具有预报误差
依据有偏差的预报径流
做出的最优调度策略
必然与实际最优调度策略相偏离
那么
怎样在调度执行过程中
纠正径流预报误差及其
对调度计划编制造成的偏差与影响
对于第一个问题
通常采用长
中 短套结的多层调度计划编制的方式
解决入库径流时程分布不均匀性
对不同时间尺度调度计划编制的需求
同时
协调不同调度计划间调度目标的相互关系
比如说
通过编制年调度计划
来满足一年中各月份的调度水位及出库控制的要求
通过编制月调度计划来满足月内逐旬的水位
及出库控制的要求
通过编制旬内逐日的调度计划
以满足逐日的调度计划安排要求
但是，在编制月调度计划的时候
以月调度期内的总效益最大作为
目标进行优化时
很有可能在月末把水库放到较低水位的结果
这种方案进而会影响到这个月以后
其余月份的水库调度及水资源利用的效果
因此
短期调度效益可能与长期调度效益之间
存在一定的矛盾关系
这种矛盾关系
通常可以采用长中短套接的计划编制顺序
并依据长期计划的结果
来限定短期调度计划边界条件的方式
来协调保障长短期调度效益
比如
首先编制年度计划
以年效益最优作为目标
寻求年内逐月最优的调度控制方式
在年内逐月调度计划的基础上
取出当前月份控制期末水位状态
用它控制月调度计划的期末水位
进而以月内总调度效益
最优为目标编制月内逐旬调度计划
然后
依据月内逐旬调度计划的结果
得到本旬旬末的最优控制水位
用它控制本旬调度计划的期末水位
进而编制旬内逐日的计划
采用这种长中短套接的计划安排方式
可以保证调度计划满足
协调各调度时期调度效益需求
对于第二个问题
通常采用滚动编制预报
调度计划的方式来
修正预报误差对调度产生的不利影响
预报误差的在调度执行过程中的影响表现为
水库调度决策者执行编制的调度计划过程中
发现调度期末的水位状态
与预期的期末水位状态相偏离
这种偏离主要是预报误差所造成的
针对上述影响
滚动的预报及调度计划的编制
与修正主要包括两个方面
首先是修正预报信息
在调度计划的执行过程中
依据最新的径流观测资料信息
作为预报方案编制和更新的依据
重新制作调度期余留时段的预报方案
预期提升后续时段预报的精度
其次是修正水库调度的水位状态
也就是在实际的水位状态条件下
依据最新的预报方案结果
更新后续剩余时段的调度计划
从而保证当前的调度计划是
综合考虑了最新预报信息及实时水位状态
所得到的新的调度计划
如此实时、滚动地更新状态以及编制计划
尽可能的把预报偏差的影响降到最低
本次课到此结束
谢谢大家
再见
-1.1 水资源系统分析问题的提出
-1.2 系统的概念与系统方法
-1.3系统分析的概念和内容
-1.4水资源系统分析方法
-1.5水资源系统分析量化方法案例
-第一章测试
-2.1非线性优化数学模型与求解方法
-2.2最优性条件
--2.2最优性条件
-2.3一维优化与线搜索
-2.4无约束极值问题的解析法
-2.5二次规划
--2.5二次规划
-2.6约束非线性优化罚函数法
-2.7非线性优化直接方法
-2.8 SCE-UA算法
-2.9可变容差法
--2.9可变容差法
-第二章测试
-3.1多阶段决策问题
-3.2动态规划基本原理
-3.3水库优化调度建模及求解
-3.4 随机动态规划模型
-3.5水库优化调度实例
-第三章测试
-4.1遗传算法
--4.1遗传算法
-4.2粒子群算法
--4.2粒子群算法
-4.3蚁群算法
--4.3蚁群算法
-4.4狼群算法
--4.4狼群算法
-第四章测试
-5.1多目标规划问题与特点
-5.2多目标规划模型与解的概念
-5.3多目标规划求解方法
-5.4多目标规划的实例
-第五章测试
-6.1动态系统预测方法导论
-6.2时间序列方法
-6.3线性动态系统模型方法
-6.4 BP人工神经网络方法
-6.5支持向量机方法
-6.6洪水过程动态系统预报方法实例
-第六章测试
-7.1评价程序与评价指标
-7.2层次分析法
--7.2层次分析法
-7.3模糊综合评价法
-7.4投影寻踪评价法
-第七章测试
-8.1决策分析的基本概念
-8.2 不确定性的基本概念
-8.3 完全不确定型决策
-8.4 风险的多维度量
-8.5 风险型决策（1）
-8.6风险型决策（2）
-第八章测试
-期末测试
-期末论文
