5.4多目标规划的实例在线视频

大家好

本单元主要讲授多目标优化的实例

2012-2014年

金沙江下游溪洛渡

向家坝水电站相继

投产发电

与长江干流三峡

葛洲坝电站组成梯级库群

在新的工程条件下

如何综合考虑梯级水库群的防洪

航运、发电、供水等多目标需求

如何科学合理地确定梯级水库群的蓄放水策略

对于实现梯级水库群的多目标联合优化调度

及综合效益具有重要意义

梯级调度共有4个目标

防洪、发电、航运与供水

其中

防洪目标要求保障水库群系统

和下游防护目标的安全

在汛期调度过程中

防洪安全的重要性是第一位的

发电目标要求合理协调水量与水头

保证发电效益

航运目标主要是需要满足一定通航需求

水库调度运行中一般通过限定下

泄流量限制以及水位变幅

流量变幅限制来保障通航条件

供水目标对各个水库在不同时段

有最小的供水流量需求

根据问题特点

采用主次目标法求解多目标优化问题

将发电作为目标函数

其余目标转换成约束条件也就是

一整个梯级在调度区内的发电效益

最大者目标考虑水库水量平衡约束

上下限水位约束

流量约束

最小负荷约束

水轮机的预想出力约束

调度期末水位约束

水位变幅约束等

采用增量动态规划结合轮库迭代法

对问题进行求解

为分析策略的优化机制和优化效益

构建现状条件基准方案

然后变动约束条件取值

构建对比优化方案

通过两者差异对比进行分析

这里构建了三种情景因子

三峡汛限水位、各库最小下泄流量

来水年组

分别反映了

三峡汛期防洪及洪水资源利用情景

供水目标情景以及在对应的来水年组条件下

对发电效益的影响

防洪情景分组统计结果

指三峡汛期最高控制水位

为146.5m、150 m、153 m时

三种不同供水比例下多年平均发电量的均值

供水情景分组统计结果指缩放

系数为1、1.1、1.2时

三种不同三峡汛期最高控制水位下

多年平均发电量的均值

结果表明

最小下泄流量情景相同时

三峡汛期最高控制水位

由146.5m抬升至150m

由150m抬升至153m

梯级四库总发电量

分别增加了24.18亿度、13.66亿度

其中三峡增发电量

分别为23.97亿度、13.50亿度

随着三峡汛期最高控制水位的抬升

梯级四库总发电量也呈增加趋势

梯级四库总发电量边际效益减小

防洪情景相同时

供水流量由现状水平增至1.1倍

由1.1增至1.2倍

电能分别减少了5.96亿度

3.72亿度

即随着供水流量的增加

梯级四库总发电量呈减小的趋势且降幅变缓

各库全年及枯季供水保证率具体结果表明

丰水年各库供水基本无破坏

供水历时保证率溪洛渡为100%

三峡丰水年组的年供水保证率为99.3%

即发电与供水在丰水年不存在矛盾

平水年供水维持基准要求不变时

各库的供水保证率在97%以上

其中溪洛渡供水保证率为100%

枯水年供水要求维持基准要求不变时

向家坝、三峡枯水年组的年

平均保证率都在94%左右

具有一定矛盾

相同来水

相同供水要求时

各水库全年供水保证率

与对应枯季供水保证率基本相同

说明发电与供水的矛盾主要体现在枯季

汛期基本无矛盾

供水对保证率影响的结果表明

随着供水要求的增加

保证率随之减小

丰水年供水要求由现状条件要求增加10%时

各库的保证率变化幅度较小

由增加20%时

三峡的保证率降低7.8%

平水年供水要求由现状条件增加10%时

三峡保证率降低了10.37%

枯水年随着供水要求增加至基准

要求增加10%、20%时

供水保证率在90%以下

可见

将来的经济发展和人口增长

导致河道外用水量逐步增加的情况下

发电与供水的矛盾将更为突出

所以通过多目标方法进行建模分析

可以得到各个方案间对应的目标置换关系

和相互影响作用机制

为最优决策提供理论支撑

本节课到此结束

谢谢大家

再见