山区河流多级水库联合调度系统模拟研究

    李勤民

    

    摘 要：对山区河流多级水库以最大化水库群多年平均发电量为目标，依据设定的防洪限制水位作为水库调度的约束条件，采用POA算法对水库群的日调度过程进行模拟， 重现水库运行过程。

    关键词：山区河流；多级水库；POA算法；联合调度；系统模拟

    中图分类号：TV8 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）08-0077-01

    随着我国内河多条河流梯级开发工程的陆续完成，许多河流被多级水电枢纽拦腰截断，水库的调度对河流的行洪、通航及工程建设都有显著的影响。为更好地服务涉水工程，开展好山区河流多级水库联合调度系统的模拟研究具有十分重要的现实意义。按照相应的调度方式及规则，对水库进行联合调度模拟计算，以达到重现水库运行过程的目的。

    1 基本原则

    本联合调度模拟以最大化水库群多年平均发电量为目标，依据防洪调度规则设定防洪限制水位作为水库调度的約束条件，对水库群的日尺度调度过程进行模拟，并将模拟计算结果与水库群实测调度过程进行比较，以验证水库群模拟调度的科学性及可靠性。

    （1）掌握梯级水库群的基本情况：梯级水库群的地理位置；水库群各水库的库容、发电装机等基础信息；上游水库之间的水力联系。

    （2）收集整理水库群的实测调度资料：水库群实际运行期间的径流量、水库控制水位、发电流量等信息。

    （3）水库群联合调度模型建立：收集研究区域内各水库的发电调度原则；建立以水库群发电总量最大、最小发电量最大和满足下游河道生态流量约束的水库调度模拟模型。

    （4）以水量平衡为基础，建立以水库群的联合调度运行模拟模型，采用POA算法对水库群多年的调度过程进行优化计算。

    2 水库群调度模拟模型

    2.1 目标函数

    通过对水库群近年的实际调度资料进行分析，可知水库群虽然受电网负荷及调控的影响，但仍基本保持梯级水库群发电量最大的路径进行控制。本项目研究采用优化-模拟的方式给出梯级水库群的多年调度过程，其建立的目标函数包含三部分。

    ①第一部分为水库群的发电量最大；②第二部分为水库群时段最小出力最大；③第三部分为水库下游生态流量需求约束。

    2.2 约束条件

    在水库群的模拟调度中，水量平衡是其基础。只有在水量平衡的条件下，水库的径流、泄流及水库蓄泄量才能够匹配。本研究中，水库发电调度以日尺度为计算时段，将水库群的水位约束在死水位和汛限水位之间，不考虑洪水期间的具体调度问题。

    2.3 模型优化求解

    本研究采用POA算法，主要用于解决多阶段决策问题。它将一个多阶段问题转化为一系列相对独立的两阶段问题，按一定的顺序逐次对多阶段决策中的两个阶段的决策进行优化调整，将上次优化结果作为下次优化的初始条件，再进行下一次的寻优，如此逐时段进行，从而得到最优决策。

    3 模拟结果分析

    采用某水库水文站50年模拟日均流量（图1），对水库群进行模拟调度，根据均方根误差法，选择与该水库某年实测逐日入库流量资料最为相似的一年，比较其对应的库水位。

    经过对比可以看出，在相似来水量条件下，水库的模拟水位与实测水位的变动趋势基本一致。这说明本项目模拟调度的结果是可靠的。