水库群梯级调度【范本模板】

-洮流梯电水群联调模实施梯级水库的集中联合调度，主要目的在于提高了流域水能利用,提高发电效率。水库群的集中调度管理主要依靠“乌江流域卫星水情自动化系统”。流域遭遇来水特枯年份在上下游来水极不均衡情况下仅实现流域各梯级电站的水库零弃水，而且还要完成集团公司下达的年度发电计划。梯级电站水库特征水位表3.4。2水库特征水位根据装机规模论证和水库回水特征，经调洪验算确定水库的特征水位:水库校核洪水位2004.0m水库设计洪水位2002。00m水库正常蓄水位水库汛期限制水位2001.00m（5月）水库发电死水位2000.0m3。3汛期库水位本电站水库为日调节发出主要受来水流量控制期来水量一般大于电站额定引用流量，水库汛限水位2001.00m当中、小洪水流量Q<603m/s时，水库水位2002.00m.当洪水流量二十年一遇（P=5%)1680/s>Q≥603/s，水库水位2002。00m。当洪水流量2360m/s(设计洪水(P=51680/s时设计洪水位2002.00m。当洪水流量Q>设计洪水2360m/s时，水库水位由2002。00m逐上升到最高洪水位2004.00m,在任何情况下，水库位不得高于2004.00m.3.4设计标准及水库水位3.4.1枢设计标准正常蓄水位1968.80m，相应库容万m；设计洪水标准为3。33%,设计洪水位1969。1m相应洪峰流量2110m/s，相应库容万m；校核洪水标准为0校核洪水1970.5m校洪峰流量3230m/s相库容1362万m；最低发电水位1966m。3。4。2汛库水位根据来水量规定如下：流量为20.00—632.00m/s时水位1969。10-1968.50m流量为632。00—1000。00m/s时，位1968.50。50m流量为1000。00-1500。00m/s时，位1966.00-1967。00流量为1500.00—2000.00/s时，位1965.00—1966m流量为2000。00—2500.00m/s时，位1963。00流量为2500m/s以上，水位高于是1959.1，在任何情况下库位不得高于。50m。.--

-8.971年3395h.最大18m，头16。2头12。22m。设计单机流量90m3/s，总额为270m3/s。用。5m.亿kw。h13。87MW，3609h。头30。4m头。5m,最头21。75m.设计单机流量90。发m。，12.5MW亿。h8。54MW，年利用。头，。2头12。22m。设计单机流量270m3/s。发电引水系统水头损失采m量60MW量2。708亿4MW数4513h大水头，29。5m，。81。4m3/s，为用0m量10.5MW13625h.17.4m,设计水头头14为210。6m3/s.发电引用m。.--

-二滩水电站水库优化调度及经济运行实践缪益平蹇德陈春(二滩水电开发有限责任公司,四川成都610051)摘要二滩水电站是以发电为主的大型水力发电枢纽1998年入运行以累计发电量已超过l240亿kW·h为川渝地区经济发展作出了巨大的贡献。二滩水电站水库优化调度及经济运行实践情况进行了分析。为了给雅砻江流域梯级水电站群联合优化调度积累经验，对二滩水电站在推行水库优化调度机耗水率等方面而采取的一些行之有效的措施作了简要介绍。关键词：水库；优化调度；经济运行；二滩水电站中图分类号:TV697．文献标识码:A概二滩水电站位于四川省西南部攀枝花市境内的雅砻江下游,距砻江与金沙江的交汇口33km，是以发电为主的大水力发电枢;型为混凝土双曲拱坝，最大坝高240，是中国已建成的最高坝,世界同类型坝中居第3位水站装机容量330万kW多年平均发电量为170亿kW。水库正常蓄水位200总库容亿m.,调节库容．7亿m，季调节水库。年9月开进行二滩水电站工的前期准备工;1991年月14日主体工程开工；年13，滩水电工程实现大江截流年5月日，水库开始蓄水同年，台组并网发电；1999年l2月二滩水电站工程全部建成投产自投产以来滩水电站一直担负着系统调频、调峰调压和事故备用任务，％以上的运行时段作为川、渝电网第一调频和调峰电厂。低谷时，电厂机组进相调压,为高电网的安全运行水平和电网频率压合格率起着不可替代的作用大大改善了系统的供电质量和运行条件，使川、渝电网的频率合格率达到了．％，电合率提高了％。二滩水电站建成抗入运行，改变了川渝地区多年缺电的局面,对充分合理利用四川水能资源，促进川渝地区经济持续健康发展做出了巨大贡献。年是二滩水电站建成投产l0年这过去的10滩水电站运行之路历经坎建成投产初由于JiI渝力市场需求、输出线路等因素影～2001年发电能力利用率为在中央和地方政府的关注和支持下年二滩水站年计划发电量达亿kWh～年滩水电站取得了良好的发电效益，其中、2005年水增发电量分别为万kW·h.2006年滩水电站水库遭遇了自1953年来雅砻江流域来水特枯年份年水续偏枯二滩水电站实际发电量连续2a没达到146亿kW·h。面对不利因素滩水电开发有限责任公司加强了对二滩水电站的经济运行管理加电量，力争在年使发电量取得新的突破。推水库优化调度，动态控制水库水位二滩水电站水库发电调度原则是满足电力系统要求的条件下，充分合理地利用水量与水头，尽可能多地增发电量，取得最好的经济效益。公司为此积极采用优化调度方法来挖掘二滩水电站经济运行的潜力方面水站发电量最大化为目标，在协调好电网、防汛管理部门与二滩水电站之间各方面关系的基础上充分发挥水库调节性能，提高发电效益；另一方面，当二滩水电站受制于短期电网负荷需求，无法实现中长期发电量最大化目标时水电站以耗水量最小为目标排机组运行发..--

-二滩水电站水库优化调度是以长短三者优化调度紧密结合为主期化调度是在分析历史径流资料，对水库来水做中长期预报的前提下,求二滩水库年内逐月水位控制目标中期优化调度是将长期优化的目标进一步细结合实际来水情况，水库来水滚(、日）预报并依据电网实际负荷需求调整句（日）水库运行发电计划；经过电网每日的负荷分配及电力系统限制进行校正，可得出短期优化调度的目标，即峰平谷的电量分配。．汛—1O月水库优化运行雅砻江流域来水丰富，根据所进行的径流系列分析，二滩水库汛～月水量占据全年来水总量的．6％。二滩水库在设计方案是设计为不承担上下游的防洪任务，也无防洪限制水位于泄洪能力大，在原设计方案中,二水库为高水位运。后来，结合调度经验,对二滩水库汛期运行方式进行了研究结表明，在确保水库蓄满水和完成发电计划的前提下，适当降低水库汛期的运行水位，可以提高水库调度的主动性和灵活性,减泄洪闸门的操作频次和有效库容淤积，有利于合理分摊泄量，保证大坝及枢纽工程安全度汛，同时还可获得较好的发电量效益。随着雅砻江流域水电开发工程的深入，对二滩水库的运行要求也在不断提.2007年为了兼顾雅砻江流域在建电站防洪安全滩水电站水库汛期运行方式进行了深入的分析研究，根据不同来水情况,研究了汛期运行水位的动态控制过程，确定蓄水时机，以便在确保安全防洪度汛的前提下完成发电任务和保证汛末蓄满水.．．16月份的水位控制对二滩水库运行资料进行的分析表明月中旬水位消落至死水位1155m左为宜。雅砻江雨季大部分在月下旬开始此来逐渐增,底水位逐渐』二升至1160．0左右。根据水轮机运转特性曲,在库水位达到m时可满足额定头m的求，且能避免机组容量受阻满电调峰调的要求计算表明当6月水位分别控制在1185m时二水电站汛期月句至7月甸多年均发电量分别为．44、18亿kW。6未发生弃水月底库水位不宜过,满足机组发电水头的前提充分利用水量发电，可获得较好的发电效当发生弃水时，适当高库水,首次泄洪时，将水库水位控制在m以中孔泄洪为主，这样有利于排沙和减少有效库容淤积6月则应将水位控制在．0～1190m．．2、8月份的水位控制、月份雅砻江流域处于主汛期，二滩水电站来水较,头高，并出现弃水。根据计算分析7、8月,二滩水库水化应按1或nl控，这样对二滩水电站7的发电量影响不大。、月于雅砻江主汛期，为掌握洪水调度的主动权，减少闸门启闭次数，宜将二滩水水位控制在1190．0~l197．nl的范围．．3、10份的水位控制月汛后蓄水的关键时期，水库运行方式直接关系着二滩水库汛末能否蓄满水库。设置月初不同的起调水位，考虑二滩水电站在月上旬至10月旬各旬送出的负荷为月平均最大出力300万KW（月平均负荷率采用以此来研究二滩水库蓄水时机和蓄满率问题。针对9月设置0，1m共21个同蓄水方案根1958～年9月旬至月中旬共的汛后各旬入库径流料进行了计算分析。结果表,当二滩水电站水库9月运行水位在1．nl以时二水库在9月蓄至正常蓄水位1200．0的满率均在以上;照蓄满率最大的原则，二滩水库蓄满水库的最佳时机在9月下旬月底应将水位控制在12000左右。月为雅砻江副汛,水逐渐减少月下旬来水平均出力足300万，可按来水.--

-电月份水库可以维持在正常蓄水位200．0运对二滩水库汛期水位采取控制措施后，为二滩水电站水库优化调度工作发挥了巨大的作用。比如2006年年砻江连续遭遇偏枯来,二滩水电站均能在满足电力系统求的情况下，圆满完成汛末水库蓄水任务。．．4汛发电效益随着二滩水电站送出线路的建设，二滩送出负荷极限得到逐步提高年二水电站最大负荷为250万kW月二滩水电站安全稳定置投入运行使送出负荷提高到万kW；2002年底二线500kV线投运，将送出负荷提高到了290万kW2007年，随着送出线路串联补偿装置及二石线竣工，二滩最大负荷限制达到了30万满足设计出力水平。二滩水电站负荷送出瓶颈的逐步化解为滩水电站水库汛期优化调度提供了有利条件。二滩水电站日最大发电量从万kW逐提高到万kW提到万kW·h;最大发电量从20亿kW-h提到了亿kW提至目前的22亿kW·h。由此可见，汛期优化调度益显著。．枯期水库优化调度枯平期，即11月次年月雅砻江流域退水规律明径流预报精度较高，为二滩水优化调度提供了有利条件则月,二滩水库要求尽量维持在高水位运充分利用高水头，按照来水发电。1月匀消落水位，5月旬消落至死水位。为实现二滩水电站年1水库优化调度水开发有限责任公司组织对优化调度方案进行专题研究.结合电力系统的电力需求，以枯期发电量最大为目标，采用动态规划方法推求各旬末的水库水位控制过程，以指导二滩水电站水库运行。二滩水电站水库年初的水位为．71m月底为l187m降幅为8．77lit；末水为l17809m,幅为9m3月水位消落至165降幅达。而年月底，二滩水库水位为．82，相比之下年第一季度的二滩水库水位消落较快.底水位为1160．25m,水位降幅为．57m水位基本符合控制L1标。经二滩水电开发有限责任公司与电力调度部门积极协调同努力2008年5月3日时水位消落至．39逼近死水位，成功完成了二滩水电站水库年前供水发电任务年1~5月滩水电站发电量为39亿kW年发电量为3653亿kW增加了．56亿kW—h年1～月库水化的合理消落，有效降低了发电耗水率。降机组耗水率强厂内经济运行管理通过对历年耗水率进行分析现二滩水电站厂内负荷分配不尽合理是导致二滩水电站枯水期耗水率增大的主要原因,为此，通过进一步落实精细化管理制降低耗水率技术措施优化设备运行方式加设备状态分析以高设备的可靠性、稳定性及机组的等效利用率。同时，还开展了加深机组进相深度、减少机组空转耗水的试验研究工作，并加大对设备的巡查和日常维护保养力度,提高设备检修质量，保证设备完好率。二滩水电站厂内经济运行主要是在系统负荷给定的条件根据机组工作特及运行经,判断可投入机组发电效率的高低。通过自发电控制系,少机组空载耗水合理安排工作机组投入的次序、投运机组组合及机组负荷分配，实现厂内耗水量最优化控制，从而提高二滩水电站的发电.随着电网建设的推进,四川500kV电网结构发生了重大,期系统无功过剩问题更加突出在枯水期小负荷运行方式下，二滩水电工程进相调压务艰二滩水电开发有责任公.--

-司积极开展机组优化运行、节水增发电工多次召开有关节水增发电的专题会议协解决二滩枯水期优化运行方式.经积极努力,四省调度中心年2调整了二滩机组低励限制整定值,期减少一台机组空转，使节水增发电工作得了一定的效图为滩水电站年枯平期耗水率分布情况。．机空转时间大大缩短以单机负荷小于6万kW为转统计1月份,机组累计空转时间为．2h，比年同期机组累计空转时间605h少了近113尤是年3月组转时间减少了68h(2007年3月机组空转时间为122，2006年3机组空转时间为．97．机耗水率降低以年Et二水库降至死水位运行为界据年2007年1月1日月习日平均水头及耗水率，经统计，得到在相同水头级别运行下的平均耗水率。对2年、2007年水段相应的耗水率进行了分析，结果表明，当水头降至170m以下（年2月日后时，相同水头下2007的耗水率明显低于2006年耗率水平结截止年，四川省电力系统总装机容量为2．9万其，水电站装机容量为377．2万kW二滩水电站大约占四川省水电总装机容量的％。二滩水电站的水电容量也在逐步得到利用，其在川渝电网中的骨干作用和在川渝地区经济发展中的支撑作用已明显显现。十年磨一剑。在二滩人的共同努力下二水电站在水库优化调度及经济运行实践方面走出了一条科学发展的道路何推行雅砻江梯级电站联合优化调度运行分发挥梯级电站补偿效益及库容效益家济展提供优质电能水站经济运行研究所面临的课题。概三峡水库正常蓄水位时回水区长达，库面面积约000km2，水库的长宽比很大属于典型的河道型水库。三峡梯级水利枢纽由三峡枢纽和葛洲坝枢纽形成一个串型梯级枢纽，具有防洪、发电、航运等多项综合效益。电站设计共装有台机额定功率700MW的水轮发电机组，三峡电站全部建成后水库为季调节水库防电运的综合利用要求进行调度前，处于围堰发电期围期运行般况下原则按135m水控,期实时调度中库水位允许在134.7。范围内运行。电站属于径流式运行，在电力系统中主要承担基荷腰荷，非汛期电站有限参与系统的调.洪水调度以确保围堰和枢纽安全为。葛洲坝水利枢纽距三峡水利枢纽下游约为长江上游的出口处库位逐步放宽在630～66.5m范内运行，与三峡枢纽联合运行后，利用两坝间水库进行航运反调使三峡电站在系统调峰时障洲上下游航运安全洲坝洪水调度以确保枢纽自身安全为.--

-主为满足梯级水库调度要求，在上达金沙江的石鼓水文站下至长江汉口站的广大地布设报汛站网，重点在重庆至宜昌区间（称三峡区间）还布设自动遥测站.情信息收集获取的数据通过处理生成的重要信息形成完整的水库调度自动化数据库系统持系统完成监视、查询、预报、调度等功能三峡梯级水库调度根据三峡入库洪水水文预报成果按库调度规程要求，考虑枢工况等信息进行调洪演算天然来水进行合理蓄放足水库各项综合利用要求定洪、发电调度计.水库实时调度时根据上级调度部门批准的发电计划及防洪主管部门下达防洪计划或调度命令，确定梯级水库的蓄泄对策及闸门的开启程序与方式，制定闸门的操作命令如入库来水有变化,实时提出修正方案，经上级同意后实施。三峡出库流量加上区间流量即为葛洲坝入库流量坝枢纽水库调度在汛期时与三峡枢纽一样，基本按径流方式运在非汛期配合三峡反调节运行。水调度原理2.1水调计算水库常规调洪演算方法使用净库容水量平衡法,不虑库面蒸发、水库渗漏等损失。演算时定入库流量预报过程后般有两种方式种给定水位过程计算出库流量过程，一般用于发电出力预报二种是给定出库流量过程计算库水位过程般用于防洪调度计算由于水库下游水位必须通过出库流量查算，所调洪演算时,一般要进行试算。三峡水库调洪演算时段计算公式为：ΔQ三－三＝ΔV三式中：三：ΔT时内三峡入库流变化量m3/sΔQ三ΔT时内三峡出库流量变化量m3/s葛洲坝水库调洪演算时段计算公式为：ΔQ三（－）ΔQ区ΔV葛ΔV葛式中：三（－t-）时刻前ΔT时段内三峡出库流量变化量）τ：三峡出库流量传播至葛洲坝前的传播时间；ΔQ区ΔT时段内三峡至葛洲坝区间入库量变化量；.--

-ΔQ时内葛洲坝出库流量变化量；ΔV：ΔT时段内葛洲坝水库库容变化量m3/s。发调度计算电站发电出力计算方法有K值法出力限制线查算法及N—Q曲查算法3一般在制定中长期计划时，使用K值法结合出力限制线算法计算，在制定短期计划时，使用—Q曲线查算法结合出力限制线查算计算K值计算公式为：N=KQH式中：电站出力（kW);Q电站发电流量：电站综合效率系;H：电水头m三峡K值般。葛洲坝一般取。。防调度计算规防洪调度时一般给定库水位上（下）限，当调洪演算水位越上（下）限时,断可用操作区根据调度规程开关闭闸,形成闸门操作命令由要计算出准的闸门操作时间，计算步长要求很短，一般取以下以葛洲坝常规调度基本过程为例说明一次闸门操作的计算过:①计算越限时段初出入库平衡泄量变化量Q平Q＝IQ入Q出I式中：Q入越限时段初出库流。Q出限时段初出库流量。②n=1。③计算闸门启闭流量变化量Q泄=Q平由此泄量计算开（整此开度保持不变计算水位变化过程（从越限时段初开始按计算步长计算至下次越限时停止确定最位一个水位越限时段初至当前越限时段初水位过程间的最）库水位同时确定下一个水位越限时段初至当前越限时段的时段长T。.--

-④若H出库水位下（)限,取Q泄平100×—1,跳出循环。⑤若T≥最动门时间，则取Q泄平跳出循环。⑥n=n+1转至③。2.4几特的计算参数库容差折减系数常调洪演使用的是净库容水量平衡方法来实际情况是动库容因此,在时段计算时，库容差eq\o\ac(△,()V）乘以库容差折减系数，该系数的取值范围一般为～该数与入库来水大小型及水库调度式等有关用时由水库调度技术人员灵活掌握。最长动门时间:一次闸门操作中闸门开启孔数（或闸门开度的大小）一般由人为确定，在引入最长动门时间参数概念后，闸门操作时间及增（减）下泄流量可以准确计算较好的解决了闸门操作的自动计算的实用化问下游站水位差库出库流量与下游站水位流量关系对发电流量计算关系很大关受出库流量的涨退水及枢纽的运用方式的影响定线误差较大下站水位差参数消除其影响三峡至葛洲坝洪水传播时间：目前三峡至葛洲坝洪水传播时间一般取，通过该参数使三峡与葛洲坝的调洪演算有机地结合起.系介绍。软总体介绍WDS9002系应软是以网络数据服务子系统为核心，连接了数据库系统的应用软件各子系统,峡-葛洲坝梯级枢纽常规水库调系统是该应用软件系统的一部分。高级应用部分软件的业务流程如:开始→信息采集、处理、入库(水情实况、雨情实况、上游水情报、降雨预报、枢纽运行信息等坝流量预报制→电调→洪水调→调度方案实（闸门启闭水位调节、冲沙排漂、下泄流量控制)。发调度发电调度是已知水库的入流过程及综合利用要求，根据水库承担的水利任务与调度规.--

-则有划地对天然入库流量进行蓄泄定出水电站及其水库优化运行调度计划结果以直观的图形和表格形式显水库发电调度分为长、中、短期调度.期发电调度是将较长时期（一年）的有限输入能优化分配到较短时段（月或旬)；中期是以日为时段，制定未来段时期内的发电计划；而日计划则根据中期运行调度，结合电网的实际负荷需求，制定日内各计算时段h15min）电站的预计出力。发电调度部分软件的业务流程如:开始→选择调度模块(长、中期、短期）→读流量预报、枢纽运行等信息设置约束条件进调度计算调度方输出、保→结束3.3防调洪水调度子系统作为水库常规调度应用的一部分，主要承担了三峡葛洲坝水利枢纽在三峡围堰发电期2003~2007年调洪演算任务，为调度员提供辅助决策，从而保证水利枢纽工程施工安全和葛洲坝水利枢纽度汛安全。洪水调度子系统是基于三峡(围堰发电期）葛坝水利枢纽梯级调度规程防洪调度部分的基本原则结葛洲坝水利纽以往调度经验峡围堰发电期的防洪原则三峡围堰施工期的枢纽及机组安装状况作为洪水调度的基本框架,用三峡梯调中心提供的基本调洪流程（闸门调整、泄量调整）作为调洪细则，引入了最长动门时间约束、闸门启闭顺序、分区开启顺序、库容折减系数等参数，利用高性能的计算机进行调洪演算,而生成三峡葛洲坝水利枢纽的梯级防洪调度结果及对应的闸门启闭状况（计算到闸门号、开度三峡防洪调度从操作方式上分为两种规调度和实时调度规调度即由三峡调度规程洲调度规程结合闸门各状态表峡梯调中心提供的闸门调整算法实现的调洪过程演算形成水库调度方案及闸门操作方案；实时调度即按照一定条件生成多个闸门操作方案，用户通过实时调度所提供的人机交互界面选择合适闸门操作方案，利用自动（或手动）下达闸门操作命并将闸门操作结果自或手段）返回。防洪调度部分软件的业务流程如:开始→选择调度模块（实时、常→读流量预报、枢纽运行、发电计划等→设置约束条件进调度计算调度方输出、保→结束结语（1）该软件系统按实用要求设,成功运用于三峡葛坝水库调度生产上。引用库容差折减系数参数解决动库容和库容曲线误差问题,最长动门时间约束解决了闸门操作计算的实用化问题游水位差峡葛洲坝洪水传播时间等参数的运用较好地解决了生产调度实际要求.（2）发电调度软件是针三峡围堰运行期进行设计的，防洪调度软件也只考虑水位控制模式。因此进入正常运用时期后工程可全面发挥防洪、发电、航运等综合利用效益时，.--

-软件也应不断地增加新功能。（3）水库调度高级运用应包括其他如梯级优化调度、动库容调洪演算等功通过生产实践不断积累经验，开展课题研究，不断提高水库调度水平，创造更大的效益。三峡—葛洲坝梯级水电系统短期化调度问题是一个多阶段决策过程此合应用动态规划法来求解其调度子问题“以水电"的本过程概述如下：在一定的调度时间范围内，给定水库库容期初或期末的初始状态，根据水库来水情况和其它约束条件,如选择调度期用水或出力策略使全过程的发电运行达到最优三峡电站是一个具有不完全季调节性能的大型水库,三峡葛洲坝梯级水电站不仅存在电力联而且存在水力联。因此，三峡梯级水电厂的以定电短优化调度是一个具有复杂约束条件的大型态有时滞的非线性系统的优化问题.基于“视模型为对象"的技术，以及对象分解的基本准则是一个从粗粒度到细度的过程本文通过对三峡梯级电站优化调度模型进行分析该复杂对象是由一系列基本对象和复合对象按数据流的关系组合而成的有机整体。为了解决两库之间存在“时滞”问，首先将优化运行模型分解为两个子模,期平稳日优化运行模型和过渡日优化运行模然后将子模型分解为一系列基本对象和复合对象这样处理后，为模型的程序编写改维与扩展提供了方便,克服了以往模型只是单纯地面向某一应用缺乏程序的通用性与可移植性等缺点最后的计算表明了模型的有效性。二、三峡梯级水电站短期经济运行的数学模型根据动态规划最优性原理，三峡梯级水电站短期经济运行的数学模型:(一目标函数）—从时段末水库蓄水量出发，从t时到T时的最优发电;,—分别表示三峡(葛洲坝）在时时蓄水(和该时段发电用水量）时的发电;余留从时到第T时）三峡与葛洲坝最优发电量;t-示单位时段，t=T，…，2，T为度期。(二）约束条件。负荷约束（2式中，别表示段时水库（三峡或葛洲)的系统负荷下限与上限电厂出约束：（式中，，别表示t时段时i水的出力下限与上.。发电流量约束：）库容约：水量平方程:式中分别表示三峡与葛洲坝在t时时的弃水流;—分别表示三峡与葛洲坝在t时的预报来水；为水流从三峡水库流至葛洲坝电站的流达时一般取为常..--

-已知条件：调度期初、末水位已梯级电站提供的投入运行的机组型号和台以及给定三峡电站一天的用水量等。由于目标函数中递推公式既考虑了面临时段的发电效益，又考虑了余留时期的发电效益因此,通过对模型(—求解可以制定出各个时段的最优出力决策与相应的库容最优策略集合从而达到满足发电量最大的要.三、模型对象的分析与说明上述的以水定”模型是一个复杂的决策问题视模型为对"的观点出发可以把复杂对象分解为最基本的对象并进行功能分析，这些基本对象又成为复杂对象的基本构件在复杂对象分解的同时，对各个基本对象之间的关系以及它们之间的处理顺序进行综合设.这样当复杂对象的大小结和内容变时不会影响到系统中的基本构件和其他对象这样处理后，对整个复杂模型的程序设计，运行和维护都带来极大的方便.先对以水定电”模中出现的时问题预以探讨和说明，然后再对模型结构进行详细分析给出模型分解和组合的过程以及这种方法扩展的意义。(一两库之间存在的时滞问题的处理办法由于葛洲坝在t时时的入库径流量等于三峡在时段时的发电泄流量加上该时段弃水流量，因此，两库之间存在水力联系和电力联系。这样,如处理时滞是解决三峡梯级水电站短期经济运行比较关键的一个问题理办法是将化运行模型分解为两个子模型期稳日优化运行模型和过渡日优化运行模型.经过此处理后,计算复杂程度略有增加计算量并末明显增从而为解决时问题提供了种现实可行的途径。(二模型对象的分解与组合为便于说明，本文以三峡-葛洲坝梯级各水库的蓄水量作为状态变量进行考虑。根据水库库容上下限约束(5)式，可得三峡状态变量的子空间其中，为峡库容分的个数。同理，可得葛洲坝状态变量的子空间,中,i,为葛洲坝库容分的个.这时段的分割和状态的分格形成一个网格，从各阶段间网格交点连线组成的调度线群中来选择最优调度线。从相邻的两个时段（t时与时段）来分可发现t时的某一初始状态Vi同t+1时段的个态构成n个能的调度方此时，全时期的电量等于该时段的发电量与余留期最优发电量之和，并从中选出全时期发电量最大的方案,方案即为在该初始状态时的最优调度方按同样方法对有可能的t时的始状态，均可分别求出最优调度方,然后将其记录入余留效应系数表以便提供给下一个时段的计算。进一步地分析表明优调度模型的计算实质上是计算一系列相邻两个时段的两个状由于状态之间的转)而产生的发电量或出（写为：—出力而出的也就是说以水定电模对象可以分解为最基本的对象—点出力基对象的各种组合.“点线力"对象是点点出力”对的自然扩展；而“线线出”对象则是由“—点出力对象以及“点线出力对象组合而成的合对象,线点线力等象是在上述对象基础上组合而成的各种复合对象点线力对象说明的是：相邻两个时段中t时的某一初始状态（分别转移到t+1时的状态(线)构成的发电量最大值线—线出力对指的是相邻两个时段中t时段的各种初始状态(线转移到时的各种可能状（构的发电量最大值的向量。“线点线出力对可类似说.(如图总，“以水定”型是由一系点点出力、点线出”、线线力等对象组合而成的复杂对..--

-“点点出力对象点线力对“线线出力对图1：三种对象结构图需要指出的是点点出力"对象的计算应满足束条件(（4)(约束条件式5)自然成立.如果满足约束条件,则记录其出力大小，否则记录其标识（假，此外,据水库蓄水状态转移方程式（式6~8计算下一时段的相邻两点之间的出力只需动态地将数据传给“点—点力”对中的参数即可这样可以对“点点力基本对象给予数据和数据操作上的封装和实现。由以上分析可知“水定电复对象是由一系列基本对象与复合对象通过类似搭木的方式构建而成的整体。因此，在编写三峡梯级水电厂水定电短日优化调度模型的程序时，只需构建基本对象程序模块以及在此基础上一些复合对象程序模块，这样当调度模型结构发生部分改变梯级水电站最优运行模型变为单一水电站最优运行模型等本象程序模块和一些复合对象程序模块可以只作少量的修改甚至不作任何修改，只需按调度模型结构中的数据流向重新对模块进行组织和处理即可。四、模型测试根据以定电的型以及中国长江三峡工程开发总司提供的数据资料编了程序三峡—葛坝梯级水电站短期优化调度模型进行了仿真计算。两库之间存在的滞按。节方法来进行因此，计算工作量大简并为计算程序的编制带来很大的便利仿真计算表计算速度快（如三峡库容状态划分个离散,洲坝库容状态划分个离散点，计算时间12s,若状态空间划分愈少时计算时间更)占用内存少，操作简，运行效果良好.五、结语本文给出了三峡梯级水电系统以定短期优化调度的数学模型模结构进行了详细地分析和说明基于视型为对象的术将复杂对象分解为若干较小且容易解决的基本对象和复合对象此基础上编写和测试了软件程序种方法为三峡梯级水电系统优化运行的软件包的程序编写、修改、维护与扩展提供了方便,有软件重用与软件可移植等优点梯级水库的数辨识型优化调度方法（——最优调度函数的确定周晓阳马寅午张勇传（华中理工大学)摘要本文综合干合理的水库调度原则建立了梯级水库的非线实时调度函.其参数具有直观性。然后对最优参进行辨识，而优选最优调度规则于改进调度模型的构减少了维数灾效应,以模拟算取得了好效果。关词实时调度函数,最优调度则,限参数识。本文于1999年2月24日收..--

-1引言文概述了水库系统辨识型优化调度理论的思想实际上,如何结合水库调度知识经验建立合理的调度决策模这种决策模型可以用面临时段的实时调度函数来刻划)是辨识型优化调度理论的重点和难点。在现有文献中很少涉及到这一问题例如隐随机方法常采用出力与初库容来水的线性函数关系作为实时调度函数缺乏机理分析。本文采用灰箱建模法来建立实时调度函数。即通过机理分析把握问题的已知部分并在建模时予以充分利用问题不清楚部分则依据某些准则由优化算法和历史水文数据所呈现的统计规律所决定显然对问题了解的越深入(水库调度的知识经验掌握的越多），建立的决策模型就越合理，所得到的实算效益可能就越大。水库调度是一个复杂的系统工程作为初步研究不使问题复杂化不考虑诸如灌溉航运等因素而仅考虑防洪电问题这时水库的运行需遵“一安全、二可靠、三经济”的原则。在工程中常采用在汛期制订汛期限制水位的方法将防洪目标转化约束处理。这时问题简化为在保证系统能够正常供电的前提下，追求经济效益的最大化(如年平均发电量越多越好或其它的最优性准则).本文以清江水布垭—隔河岩—高坝洲梯级水库系统的长期发电优化调度(流达时间可以忽略)为背景研究辨识型优化调度方法所采用步骤是首先建立面临时段实时调度函数：即建立作为决策的面临时段末库容与时段初库容时段来水的函数关系（以旬为时段单位，一年有个时段，每一时段均可建立这样的实时调度函数然后通过求解在一定的保证率约束下追求发电效益最大当然也可使用其他的优化准则的优化问题优选出最好的调度函数然后采用长委会提供的25年径流资料,以这种最好的实时调度函数进行逐时段模拟实时调度行数值验证。在实时调度函数的建立中,主要考虑了以下的定性水库调度原则:高水位则保证系统正常供电要求的前提下尽可能高的水库水位，使水库系统有较高的水头。全箱库增益原则文献4研了梯级水库能量转换特点按文［4]的分析对梯级水库应采用全箱库能增益转换策略使水库的潜能得到充分释放和利用。在汛期采用汛期限制水位对水位进行约束以满足防洪的需要但采用上述两个原则可能产生大量无益弃水而导致能量浪费所以需进一步考虑如下的减少无益弃水原则。减少无益充水原则在汛前适当降低库水位尽可能减少无益充水以充分利用水能。采用高水位原则的理由是在满足系统正常供电的前提下使水库维持尽可能多的水库能可在供水期释放，这利于水库系统维持较高的保证率水平(2）相同的发电流量在较高水头下所发出力较大，这意味着将获得更大的发电效益所以高水位原则也可解释为使水库系统保持较大蓄能原则全箱库能增益转换.--

-原则又进一步考虑了水库潜能的利用问题然它们与减少无益弃水原则是相互冲突的,因此需设法调和此种冲突。以上三个原则是定性的因而是较粗糙的例如对于高水位原则很难具体的指出哪一个水库应维持高水位.可能存在不同的水位分配合理模式均可体现高水位原则而本文将此原则与文［4研究的全箱库能增益转换策略结合使用,将给出一种具体模式我们的目的仅是探索建立一种合理的实时调度函数而实际上这种调度函数的形式不会是唯一的另外采用何种标准来体现减少无益弃水原则中“适当降低库水位”的要求也与所追求的优化目标有关将在后面加以论述。本文采用的研究步骤为（1)基于对高水位原则的分析确定面临时段末库容的初态.（2)由于末库容的初态不一定能够使梯级水库的出力达到联合保证出力所以本文研究了用全箱库能增益转换原则将联合保证出力分配到各库的技术。（3)对确定末库容初态的方案加以改造通过引入直观性强的参数对末库容加以控制，吸纳了“减少无益弃水原则"，由此建立了合理的非线性实时调度函数.(4利用所建立的调度函数求解在一定保证率水平约束下追求年均发电量最大的优化问题(以此为标准实现在汛前适当的降低水位的减少无益弃水原则,优化出最优参数，得到最优调度函数。(5)数值验证水布娅隔河岩高坝洲梯级水库群的25年水文资料进行数值模拟实时调度（最优回检）。以检验方法的正确性。2确定库容初态的度方案设v（j）（j），u（j）,d（j)，q(j)，Z（j)分别为面临时段第jCMd库的初库容,末库容，发电流量，弃水，区间来水和下游水位Zj（v）为第j库的水位库容函数。记，别为第j库的死库容，库容上(库容上界在j汛期指限制库容而在其它时段则指正常蓄水位所对应的库容值和水轮机的最大过水能力，j=1,2,…，m,按自上而下的顺序编号为简洁起见我们仅讨论3个水库的情形，即m=3。末库容的确定将体现高水位原则。给定面临时段的来水和初库容，如果将来水尽可能的存入水库中,则梯级水库系统向外输出发电能是最小的（为保证正常供电，仅输出保证出力)，这时直观上，水库应维持最大的蓄能。对于单个水库，这种最大蓄能与水库维持尽可能高的水位是相对应的，因而较易实现但对梯级水库问题就变得复杂起来为此可采用松弛法即先忽略联合保证出力约束(即先不考虑系统正常供电的要求)纯考虑如来水尽可能存入库中”的实现方案时梯级水库可不向外输出发电能以在后面将作进一步调整。.--

-所谓“将来水尽可能的存入库中”是指：当水库可容纳全部来水时,将来水全部存入库中，水库不输出发电能；(2当来水不能全部存入水库中时,把水库蓄满后，并将多余水量转化为发电能。对于梯级水库可由上游至下游按此法对各库作同样的处理由此对面临时段给定的梯级水库的来水和初库容,便确定了时段末库容的初始状态。由于输出水量较小，所以水库系统具有较大的蓄能，这就体现了高水位原则而且直观上这样的处理也将使系统有较大的水库潜能.下面的调度方案描述了末库容初态的确定方法为了便于理解我们在后面仅对个水库组成的梯级水库系统加以论述，不难将所得的结果推广的一般情形。【调度方案1】（面临时段末库容初态的确定输入：面临时段梯级水库的初库容向量（1),v（2)，v(3）），区间CCC来水向量=(q（1)，q（2),q(3))；输出：面临时段末库容初态，记为.(1）对于第1库，来水为），库中已有的存水为v（1），故其总的可C用水量（水库存水加来水）为v（1)+q(1），将所有可用水量尽可能存入库中，C则可按如下方式确定末库容初态(1）：①若水库可容纳来水，即v）+q（1≤C

，则将来水全部存入水库中，所以末库容为M(1）=v(1)+q(1），（相应的，该库放水为C

=0)②若水库不能完全容纳来水，即v(1)+q（1)C过发电输出多余水量所以末库容等于库容上界即（1）=v（1）+q(1)—).C

,则让水库蓄满，并通=1相应的放水为综合之有=max{v（1)+q(1C

(1)=max{v(1）+q(1)-｝C（2再确定第2库末库容初态第2库的输入水量由第库的下泄水（1)和区间来水q（2）组成，而初库容为v同第1库情形一样，若水库可容纳C来水，则将来水全部存入水库中；否则让水库蓄满，并通过发电输出多余水量因此类似可得第2库的末库容初态为放水为(2）=max(2)+q（2）+(1)—C

=max｛v(2)+q（2)+(1C，0｝。

}，而（3)按同样的方法可确定第库的末库容初态

=max（3)+q（3）C+(2),｝和第3库的放水为（3）=max{v（3）+q(3)+(2）-C

，0}。.--

-由调度方案1确定了末库容初态后可以计算各库所发的出力这些出力显然为初库容向量=（v，v(2)(3)）、时段来水向量=(q（1),q（2)，CCCq（3))和末库容向量

的函数，即上式中

,(当有弃水时应在放水（j)中扣除弃水部分得发电流量),

为水头，

,（H)为第j库的限制出力，为水头H增函数。这时水库按初jj的时段总出力为

.3联合护出力的全库能增转换分配技即

末库容初态确定后需进一步检验是否有各库出力之和超过联合保证出力,f若式(3）成立，则由调度方1所确定的末库容如态

是可以接受。否则若3即末库容初态不能满足系统供电的要求则如果可能，需进一步调整末库容使(3.1)式成立。为体现高水位原则，使在满足系统供电前提下使水库保持较大蓄能梯级水库应向外输出尽可能少的能量，当3.1)式不成立时，联合保护出力n显然应为f系统输出的最小出力因此可以限定梯级水库仅向外发保证出力如此可通过求解下述方程的根对末库容作进一步的调整。视为将保证出力分配到各个水库上去由于它的解不是唯一的，所以其每一组解向量都对应着联合保证出力在各库间的一种分配方案此需要解决的问题就是：如何在多个分配方案中选择一个作为决策解？显然从能量的角度而言，一个优良的分配方案应使能量得到充分利用使梯级水库可以释放较多潜能。由文献[4]的分析，我们可以在求解式（。2）的同时对梯级水库能作.--

-全箱库增益转换以确定这种优良分配方案就是本文研究的联合保证出力的全箱库能增益转换分配技术.当式(3。1)不成立时，水库一般不会产生弃水，故可合理假定各库弃水d(j)=0，j=1,2,3。这时调度方案1中各库放水就是该库的发电流量，等于如果由调度方案1所确定的末库容初态所发出力之和不能达到联合保证出力,则按文献［4]中全箱库能增益转换原则，可首先动用第1库的蓄水，对第1库的末库容初态进行调整(由于梯级水库存在水力联系所以此时第库第3库的末库容可能随之改变)这种调整可使系统总出力达到联合保证出力,则目的达到停止调整否则第库蓄水用光仍不能使总出力达到联合保证出力，则需继续动用第2库存水作进一步调整种步骤可一直顺序进行下去直到系统所发的总出力达到联合保证出力为止.如果所有水库的蓄水用光仍不能达到这一目的，则系统在本时段就产生破坏，虽然破坏往往是不可避免的但可以想到，由于体现高水位原则和全箱库能增益转换原则的控制策略将使梯级水库保持最大水库蓄能的同时使水库潜能得到充分释放此当系统的联合保证出力一经给定，与其它的控制策略相比，，这种策略所产生的破坏时段数应是最少的。这意味着此处采用的控制策略可提高系供电)可靠性我们称这种技术为联合保证出力的全箱库能增益转换分配技术,以下给出其具体调整步骤：依次由上游至下游记三个水库为K,K,K.则此梯级水库系统由以下三个箱=,K(K123112（K∪K,K）组成。（其中游无水库，所以其水箱为空，即B=，第2库12311K对应的水箱为第1库，即B，第3库所对应的水箱为第1库和第库之221和，即B=K)，对于由调度方1所确定的末库容初态，由式3。3)知各库312输出的发电流量为假设式（3.1）对末库容初态不成立,按全箱库能增益转换原则,需对组成梯级水库能的各箱库能由上游至下游顺序地施行各箱库能增益转换。如图所示，首先动用K的存水，取附加水量x加入发11电流量(1中以增加系统的总出力这时K发电流1量为图1全库能增益图

转换示意.--

-由图1知,当K蓄水未满时,u(x）作为箱库（,K)的内部水量操作，21122应该流入水库K其水头抬高；而当水已满时，则u（x）流经K而不使2212K水头降低。这种操作导致此时放水为22u（x，0）=max{v（2)+q（2）+u（x）—2111同理u（x,0）作为箱库(B,K)的内部水量使放水量为21333

，0}+0u(x，0，0)=max{v（2）+q(2）+u（x,0),0｝+031C11将上述各库输出的发电流量代入2)并对附加水量x1求根,如果求根成功，则目的已达到.否则意味着将K存水用完仍不能使式(3.2)立，这1时可继续取K附加水量x＞0，于是各库输出的发电流量为22u（x)=max{v（1)+q（1）—，0｝+x11C

1u(x,x)=max｛v（2)+q（2)+u（x)—212C11

，0｝+x

2U（x，x,0）=max｛v(3)+q（3）+u（x)—312C212

，0｝+0代入(3.2）对x根,若成功则停止，否则继续使用第三库K存水x＞0,各库输出的发电流量为233u（x)=max{v（1）+q(1)-，0}+x11Cu（x,x）=max｛v(2）+q（2)+u（x）—212C11

1

,0}+x

2U(x,x,x）=max{v(2）+q(2）+u（x，x3123C212

，0}+x

3如果对x根仍不能使式(3。2)立，则产生破坏，这时各库均处于死库容状态。34非线实时调度函以上讨论了高水位原则和全箱库能增益转换原则这两个定性原则的定量化表现，进一步还需研究减少“无益充水原则的定量化实现方法。为此首先需考虑怎样能使水位降低.注意到在调度方案中，库容上界在汛期为限制库容，而在其他时段为正常蓄水位所对应的库容值因此是不可调的设计参数值策)末库容变化的范围受到库容上界的限制，或者说，库容上界压制着末库容使之不能越界。自然可以想到可引入一组可调的控制参数={θ，θ,θ)对末库123容进行控制。的各分量界,如图2所示,其中有

的物理意义是第j库为减少弃水而引入的可调库容上，j=1，2，3.以这一组可调容上界参数向量值取代调度方案1中库容上界.--

，，的地位,这时由调度方案1所确定

-的（决策)末库容就成为=｛θ，θ，θ）的函数而对控制参数向量进行调123整，就可达到对决策末库容进行压制、降低水位的目的为叙述方便,记为由此得到的决策末库容向量，其中各分量为引入控制参数向量后由调度方案1所确定的各库（决策)末库容。图2可库容上界示意

图3弃水示意图然而,由于此时的分量θ再是限制库容，因此可能出现当第j末库容jv(jθ＜j时产生弃水的情形，这种在水库仍可蓄水的条件下而产生的无益Mj弃水是不允许的,因此必须对引入控制参数后的调度方案进行改造.如图示未引入控制参数时考虑j的弃水规则.当初库容v(j)C给定面临时段的区间来水为q(j上游水库的放水为发电流量u(j-1与弃水d（j—1)之和(d（j—1)可以为零，其中第一库的区间来水为该库的时段来水，而其上游无水库，故可u(0)=d(0)=0。若第j库的蓄水加上其区间来水和上游水库的放水再减去其水轮机最大过水能力W超出了水库的蓄水能力，即vjC（j)+q(j）+u（j-1)+d（j-1）-W＞j，则第库就将产生不可避免的弃水。图j3(a)显示了这种情形,图中当v（j)+q（j)+u(j-1落在C影区时，弃水是合理的,反之则是应该避免的。

+W右边阴j再考虑引入控制参数向量后的情形，不妨设正半轴被分割成（0,+∞，θ]∪（θ,］∪（，θ+W］∪(θ+Wj，+∞），如图3(b）所示.这时因jjjjj可调库容上界θ代了j

地位，故由方案1确定的末容满足不等式v(j,）M≤θ，当v（j）+q(j）+u（j—1）+d(j落入如图2（b)所示的不合理弃水jC区时，则按调度方案1必然产生弃水。此时v(j，)=θ＜,从而弃水是不Mj允许的,所以必须对方案1进行修改，允许决策末库容进入区间[θ,j

］，使得当v（j)+q（j）+u（j）+d(j—1）落在3(b）显示的不合理弃水区时消C除弃水,而当其落在合理的弃水区时让决策末库容(j,）=，同时发出该库M.--

-的装机容量。调整的方法是允许末库容进入区间（θ]。j经过上述调整后所得第j库（j=1,2，3)末库容可写成如下分段函数形式对式（4.1)解释如下：对第j库,当在调度方案中以控制参数θ代库容上j界

的地位后有当该库蓄水与输入水量之和（（j+u(j—1—1)C落在区间［

，θ+W)时，将来水尽可能的存入水库采用松弛法,仍然暂不考jj虑联合保证出力的约束)调度方案1一样时决策末库容初态为｛v(j）C+q（j)+u（j-1)+d(j-1)，θ}，式（4.1)右边的前两行是其分段表示。这时该j库的弃水为零，且联合保证出力约束式(3.1可能被破坏。(2）当v(j)+qC（j)+u(j—1)+d（j-1)落在不合理弃水区［+W，j+W)时，让该库以其水轮机jjj最大过水流量W电,其末库容必为（j)+q(j)+u(j-1)+d（j-1)-W且不超过该jCj库的库容上界,如式(4.1右边第三行所示样就避免了不合理的弃水式(4。1）右边第4行表示了当v（j）+q(j—1)+d(j-1)落在合理弃水区C［+W,+∞)的情形，这时末库容初态应取该库的库容上界,这时弃水）j=v（j)+q(j)+u(j—1)+d（j-1）—-W＞0是不可避免的。j一般而言，情形（1）使联合保证出力约束式（3。1）受到破坏可能较大,而情形(2,(3)使式3.1)受到破坏的可能性较小当破坏发生时对由（4。1)确定的决策末库容初态进行全箱库能增益转换调整之满足联合保证出力约束式(3。1)。由于上述对弃水的调整是对单个水库进行的以实际上对弃水还需进行多库的联合修正,使之当有无益弃水尽可能少合调整弃水的思路是调度上游水库水位,使其向下游水库的放水减少从而降低弃水的可能性。具体细节较繁琐，不在此讨论。综上所述,可建立面临时段的非线性实时调度函数如下【调度方案2非线性实时调度函数）输入:控制参数={θθθ梯级水库的初库容向量12v(3)），区间来水向量=（q(1），q（2),q(3））;C输出：各库的末库容为的函数:.--

（v(2)，CC

-步骤1确定末库容初态按（4。1)计算各库的末库容初态v（j，)，j=1，M2,3;步骤2作进一步的多库联合的弃水调整，若无弃水则跳过此步骤；步骤3如果联合保证出力约束（3）式不被满足，则采用全箱库能增益转换分配技术对末库容初态进行调整，所得到的末库容仍记为(j，)，j=1,2，M3。否则跳过此步骤;步骤4输出非线性实时调度函数至此,我们完成了对非线性实时调度函数的构造，该函数体现了高水位原则和全箱库能增益转换原则引入的控制参数有明显的物理意义它是由库容上界

引伸而来为各库可调的库容上界对其进行调整可以达到压制末库容的目的，因此也部分实现了减少无益弃水原则.而完全实现这一原则，即如何适当地降低水位以减少无益弃水,则必须结合现代优化技术，通过求解适当的水库调度优化问题，优选出最优的控制参数来达到。5调度数的优选一优调度则以旬为时段单位,将一年分为36个时段.在每一时段引入一可调参数向量（i)=（θ（i)，θ(i）,θ（i)），i=1,，36.其中θ(i）,θ（i），12312θ分别为在第i时段第1库、第2库、第库的可调库容上界.为易于表述3起见,将这36个可调参数向量合并在一起写成如下向量的形式则在各个时段当时段来水向量和初库容向量给定时可按调度方案决定时段末库容向量容易分析这些末库容向量与可调参数向量是有关的因此由其计算的时段出力也和

有关.又设n年的历史来水资,即来水向量n样本实现{，

，…，

}，l=1，…,n，l为年标号。给定可调参数向量后，将第l年第i时段第j个水库所发出力记为（i,j,）。故第l年的发电量为l.如果选取目标函数为年平均发电量为最大(当然也可根据实际课题的要求取其它的目标函数),则可通过求解如下优化问题优选最优参数：.--

f-f其中χ是示性函数,即当n≥n无破坏(n)=1;而当n＜n(有破坏nffnfχ(n)=0,所以(5。1b)式的表达式左边表示对无破坏时段总数的平均值,故为历nf时保证率。优化问题（5。1)是在历时保证率大于约束下,求年平均发电量0为最大.求解问题(5.1)可得到最优解一旦确定了,就得到36个最优可调库容上界向量即在每一时段i,得到了三个最优可调库容上界向量

(i（θ(i),θ（i），θ（i）），从而按调度方案就可逐时段进行水库实时调度，123i=1,…，36,这就是本文得到的最优实时调度函数。按最优实时调度函数进行的实时调度称为最优调度运行方案。至此可对本文所提出的方法作一小结首先充分考虑能量的蓄积与水库潜能的利用引入可调库容参数向量建立面临时段的调度函数以优化问。1)为准则确定（辨识)出最优控制参数，由此在每一时段建立了由时段来水和初库容计算时段末库容的最优调度函数从而可逐时段的最优实时运行由于问题(5。1)反映了历史水文资料的统计特征，所以若历史水文资料有足够的代表性，最优调度规则就可用于指导未来实际的梯级水库优化运行。6数值拟—最优回通常回检是指当某一运行方案已制定好后，将历史水文资料代入该方案中运行以对其作出优劣判定以该方案在回检之前应予细致的考虑使其尽可能得到合理优化.如果回检结果不理想，则需回头对所制订的运行方案作调整，费时费力以下从回检的角度来讨论本文所得的结果实际上当控制参数

一经给定,非线性调度函数就给出了一种回检方案。由于

在一无穷集合中取值,故这样的回检方案也为无穷多种优化问题(51)是在这无穷多种回检方案中选择一最优回检方案以得到最好的结果。因此，一旦通过求解问题（得到了最优控制参数，则最优回检的结果也同时被得到。作为和长委会合作项目，我们对清江水布娅，隔河岩，高坝洲梯级水库系统进行了最优回检,该水库系统的具体参数由表和表2给出。计算成果由表3

*

给出.表3中常规方法运行成果由长委会李承军博士给出。在此致谢。表1水库背景资料水库个数水文料年段数起年水文起联合证发电系数.--

-m3

年数n25

k361965

始月4月

出力68.0

α8。5表2水库的基本参数水库(号正蓄水位死水位

汛期限制水位

调节能力

水轮机最大水流量水布娅（1)

400m

345m

395。2m

多年1384。08（m/s）隔河岩2

200m

180m

192.2m

年

1390.0(m

3

/s）高坝洲（3)79.5m

78m

79。5m

日

910。0

3

/s)表3计算成果理想值常规方法运隐随机算法行最优调度运

年均发电量亿度）88。980。968587.5

历时保证率98%破坏3年98％98.3%

联合保证出(亿度)68.062.8868。068.0表3中的理想值由确定性来水优化计算得出，确定性来水优化是在所有来水已知的条件下进行优化计算，其成果不能进行实时调度，但提供了参考理论值，同时也为隐随机算法做好前期准备。隐随机算法是目前调度的实用方法之一，其调度函数多采用本质上的线性式.本文的最优调度运行的成果与确定性来水优化成果较为接近，由于不利用未来来水信息所以发电量降低了16%左右常规方法相比提高了（最优调度运行为破坏2年).与隐随机算法相比也提高了2.9％.图4显示了最优调度运行的若干年

图4第4年（1968）的最优度运行结果说明:运行结果四个纵向图显示.从上至下依份水库蓄水轨线（水布垭，隔河)和联

次对应水布隔岩水库的行情况、三库总合出力过程图,由于高坝洲水库蓄水轨线基本为一直线，只是在破坏时段的前后降至死库容及升至限制库容，本文未予以显示。最优参数.--

出力曲线，布垭、隔岩的弃水线（高坝洲为日调节电，弃水未显示，图中标出库容上界、死容和出力线的位置.而图中的弃水库容是最优控制数曲线，“+++++”线

的物理意

-代表着实际行的蓄水线,轴为时坐标轴(36段。)义是库容上界(曲线），我们在图中将水布垭,隔河岩的最优参数曲线一并画出（图中以防弃水库容标志），高坝洲的最优参数曲线与其库容上界曲线重合.对25年历史水文资料运行结果进行分析现主要有种较为典型的情形。在图4中各库的防弃水库容曲线介于库容上界和死库容之间际的蓄水曲线受到它的限制，在图中以“+++++”线表示.注意到本年因来水较大而有弃水产生，在有弃水产生的时段,所发出力为三个水库限制出力之和345万KW而在前一时段的末库容(本时段的初库容）因受最优可调度容限制而处于较低的水平，因此起到了在大水到来之前腾出一定的库容以容纳未来大水的作用。在年的蓄水运行轨线图中，以上是一种典型的情形.这说明本文构造的调度函数取得了预期效果。我们还注意到图中防弃水库容曲线在第一库与库容上界曲线有很大不同第2库的防弃水库容曲线只在汛期与库容上界曲线有差异而在年初和年末则基本与库容上界曲线重合，由于这一结果是通过求解优化问题（）得到,因此反映了清江梯级水库的水文资料的统计特征也就是说对于清江梯级而言，无益弃水的控制似乎主要由上游的多年调节水库水布垭担任年调节水库隔河岩所起的作用相对较小日调节水库高坝洲则基本不起作用事实上我们曾对隔河岩水库应用同类思想进行过单库优化调度研究比结果可发现梯级水库系统的有弃水的年份大为减少。这或许可从另一侧面说明这一点。图5第12年（年）运行情况

图6第（1978年运行情况图5和图6描述了枯水年份的情形,在图5中的供水期于采用全箱库能增益转换技术,当水布垭水库(第1库蓄水用光后动用隔河岩水库第2库)的蓄水,由图可见其蓄水曲线到达了一个最低点接近死库容）后开始回升,因而未产生破坏.（常规方法在本年产生了破坏），这说明高水位原则和全箱库能增益转换原则的合理性。在图6中,三库蓄水依次用光后产生了破坏。这种破坏是不可避免的。但由于本文的调度函数未考虑破坏深度问题，因此破坏深度较大，可见今后的研究需进一步考虑破坏深度的影响。此两年无弃水产生。.--

-从计算结果看，最优调度运行在年均发电量和历时保证率两个方面的模拟成果都是令人满意的.究其原因,首先水布垭、隔河岩均是高水头电站,而全箱库能增益转换技术仅用于联合保证出力的分配上这时所用发电流量较小因此较符合文献［4］对梯级水库能增益转换所限定的条件。第二、在构造实时调度函数时采用了高水位原则和全箱库能增益转换原则因此一方面能量的充分蓄积和水库潜能的充分利用应该使运行获得较高保证率另一方面只要无益弃水得到适当的控制，这样的措施与提高发电效益并不矛盾最后，最优可调库容上界的确可有效的抑制无益弃水,使水能得到尽可能充分的利用。因此，不论描述水库长期发电的优化问题的函数数学性态如何复杂其局部极值点怎样多只要我们能紧紧把握住问题的实质一一对水库优化发电）调度问题，当我们采用一些多目标技如采用汛期限制水位将防洪问题转化为约束处理后,说到底是能量的充分利用和转换问题因此只要将能量的损耗降到最小程度则所获得的效益必然是最大的即所得到的解应该是与全局最优点较为接近的这就是为什么把水库调度知识经验与现代优化技术相结合技术——而不是相互排斥和分割——作为辨识型优化高度理论核心内容的原因。7结束辨识型优化调度理论是为了减“维数灾效应而提出的水库优化调度新方法,它以分析水库运行的特有规律、总结提炼调度知识经验、建立合理的调度决策模型并结合现代优化技术制定有效的优化调度方案为研究的核心内容辨识型优化调度理论将描述水库群调度的随机优化模型转变为有限个参数的随机优化问题矩估计取代转移概率估计因而避免了由维数问题所造成的计算障碍和统计障碍，又通过水库调度知识经验导向，使决策解向问题的全局最优靠拢在现有的计算机和优化技术水平下,这种解题思路是减轻维数灾效应的一条可行途径。本系列论文的研究成果对此作出了初步印证。本文是与长委会合作的研究课题成果的总结和提炼资源优化调度问题是复杂的由于课题目标所限我们只是从一个很小的侧面进行初步研究但我们认为,辨识型优化调度理论的研究天地是十分广阔的如何建立更为合理的调度函数？如何采用其它的目标函数进行研究？怎样考虑更多的研究侧面都是有待深入探讨的问题.最后对本文所采用“面临时段来水已知的假设谈谈作者粗浅的认识首先，这一假设是目前许多文献中所通用的，因此本文沿用了这一假设其二，即使考虑径流预报误差本文的结果也还是有很好的参考意义这是因为辨识型优化调度理论所确定的参数往往会有明显的物理意义明显物理意义参数将使调度具有更大的灵活性.例如本文的最优参数是各库可调库容上界，这一上界可以看成从历史水文资料经过优化后得到的统计结果这有些类似于典型年分析所提供的信息，但却用到了全部历史水文资料，它给出了“按历史水文资料的信息，清江梯级水库应维持怎样的水位才较为合理这样的调度信息这与现有的隐随机方法所使用的线性调度函数相比具有明显的好处最后在调度函数中考虑预报误差理论上是可行的,但问题将大为复杂得的结果也不一定有很大的意义。因为我们考虑的是长期优化调度问题在实际调度中长期优化调度的结果只是.--

-为短期优化调度提供参考，问题的解决可能需考虑长短期优化调度的相互结合，两者信息互用调度方法，这有待于进一步研究。水电站水优化调度研黄益芬(南电力度通信局，南长沙）关键词：优化调度；水库调度；水电站；湖南电网摘

要自60年代初以来，湖南省水电装机容量一直占系统总容量的50%左右，但水库调节性能差，水库综合利用部门之间的矛盾突出，水电站地理位置分散，降水时空分布不均匀,水库调度管理难度较大为此,湖南电网1979年率先进行柘溪单一水库优化调度应用研究又开展了双库联调和全系统主要水电站群跨流域联调。20年中(1980～1999年)全网参加考核的水电站共累计节水增发电量75.295kWh相当于节约了328万t标准煤实践证明优化调度效益显著。自60年代初以来南省水电装机容量一直占系统总容量的50%左右或以上。现由省调、网局统调的10座大中型水电站和已下放给地区管理的座中型水电站中除了东江（多年调节)和江垭水库（年调节)外，其余大多数电站均是季调节或日调节利厅所属并入网内的数以千计中小型水电站亦多数是径流式无调节能力的电站，对电力系统运行的“冲击”很大。此外，水库综合利用部门间的矛盾突出,尤其是大型骨干水电站发电与防洪、航运之间的矛盾非常棘手，协调难度大水电站地理位置分散降水时空分布均匀,径流特性丰枯差异大，年际间或年内不同时段的来水不稳定水位陡涨陡落不易预测和掌握这些给水库调度管理增加了难度也是在进行水库经（优化调度研究和实施中必须面对和考虑的问题.水库化调度的基本路、标准.--

-。1基本思路湖南省电网水库优化调度是在不改变水电站现有动力设备和水工建筑的条件下运用优化理论现代控制论和系统工程方法借助计算机编制出水库最优调度方案及优化调度图，结合径流预报，满足电力系统和综合利用部门要求，指导水库实现最佳控制运用，达到增加发电量或增加电力产值最大限度地节约一次能源的目的.。2分类按种类分可分为单库优化跨流域多库群)联调优化和梯级水库群互补调节三类；按编制的优化运行方式、计划长短分，有：长期（年、季、月优化调度运行方式，中期（旬）优化调度运行方式,短期日)或24小时最优负荷曲线优化调度运行方式，水电站厂内机组间经济负荷分配实时调度方式四种。对于网内柘溪、凤滩、东江、双牌和江垭等具有一定调节能力的水库，以注重中、长期优化运用为主;对于沙田、马迹塘、小东江、大源渡等日调节或径流式水电站则以短期和厂内经济运行实时优化调度方式为主对于新建的五强溪、凌津滩梯级水电站，拟采取长、短期结合、一体化联合调度。3目标与准则动力系统的经营管理总目标可概述为：安全、兴利、多发、多供、经济、少损低消耗作为动力系统重要组成部分的水电能源生产管理必须受控和服务于这个总目标因此水电站水库的调度运用亦应遵循动力系统运行的总目标来制定相应的优化准则。湖南省调最初提出“以谋求电力系统网（省）局总税利最大”为现阶段电网的总目标管理准则；而“以全网水电(群）的总发电量最大”为水电站(群的优化运行准则后提以水电站(群发电电能价值最即电站的容量和电量在系统中的综合效用最大)”为水电优化调度准则。依据所确定的目标函数、准则来编制单库或水库群长、中、短期及厂内经济优化)运行方式、方案和计划.水库化调度的理论础和术特。1常规水库调方法.--

-国内外一贯沿用的常规水库调度方法是建立在水能学径流调配调节理论基础上的时历法即采用历史水文统计资料选择典型来水过程为代表年进行水能调节计算取其包络线绘制的水库调度图来指导水电站运行这种调度法虽然简单清晰保证率概念明确处理水库运行中各类相关因素亦较直观明了但是调度模式缺乏数学最优化理论基础，且使用规则不考虑面临时段的径流预报很呆板、不灵活,带有一定的盲目性，效果不理想。.2新编水库优调度图技术特性综合运用现代控制论、运筹学、决策理论和系统工程等优化理论，以数学规划论为基础的动态规划或随机动态规划法过择优计算编制出的水库优化调度图，已由原来常规调度图只考虑二维坐(时间、库水位）的调度,扩展为三维坐标(时间库水位入库流量)的调度曲面使水库调度决策的针对性灵活性和实用性增加;优化调度方案编制中考虑了水电站各种来水与水位的组合，利用计算机比较了各种可供选择的决策判别组合方案(多达数万种)并进行优选，得出新编优化调度图，克服了常规调度法的重大缺陷经济效益提高明显。。3水库优化调计算方利用动态规