基于改进遗传算法的水库群水质水量优化调度研究

研究水库群水质水量优化调度。根据水库群水质水量调度特点,建立多目标优化调度模型。针对水库群水质水量优化调度模型求解的复杂问题,提出了利用部分非可行解域来对模型进行分步优化的改进遗传算法,并探讨了主要参数对优化结果的影响。该算法成功应用于洪汝河流域的水质水量优化调度中。与传统遗传算法比较表明:改进算法的调度结果更优,计算效率及收敛性能更高,在水库群水质水量优化调度中具有高效性和实用性。     

水电站水库群多目标联合调度风险评价决策研究

水电站水库群多目标联合调度涉及不确定性因素众多,寻求风险可接受水平下的最佳调度方案存在诸多困难。一方面对梯级水电站水库群联合调度过程中产生的各类风险进行综合分析,并在此基础上构建联合调度风险评价指标体系及多目标风险决策模型,另一方面基于熵权法确定权重的思想确定多个风险评价指标的权重,并采用逼近于理想解（TOPSIS）的方法对模型的非劣解集方案进行优选排序,以获得最佳调度方案。溪洛渡-三峡梯级水库群联合调度的实例应用结果表明,所建模型与方法能兼顾各个调度部门的效益与风险,并为管理人员的调度决策提供一定的技术支撑。     

基于MOLA的水库群实时防洪多目标优化调度模型

水库群实时防洪优化调度作为一种重要的非工程措施,可以通过较少的投入降低洪水灾害带来的损失,起到流域防洪减灾作用。考虑了各水库自身安全和下游防洪点安全,以下游防洪控制断面最大过水流量最小、各水库最高水位最低为目标函数,建立了水库群实时防洪多目标优化调度模型;引入“滤波算子”,提出一种改进多目标利希滕贝格算法（Multi-Objective Lichtenberg Algorithm,MOLA）,进行模型求解,得到水库群实时防洪调度多目标方案集,增强优化调度解在防洪调度实际应用中的可操作性;最后,提出一种基于层次聚类和Pareto前沿物理意义的综合筛选法,对Pareto前沿上的众多调度方案集进行聚集和筛选,选取有限代表解供决策者进行选择,增加防洪决策的聚焦性。研究以淮河史灌河水系为例,进行了水库群实时防洪多目标优化调度模型的应用研究,结果表明：基于改进MOLA的水库群实时防洪多目标优化调度模型计算效率高、实用性较强;采用梯度分析法定量分析了鲇鱼山水库最高水位、梅山水库最高水位、蒋家集断面最大过水流量之间的多目标互馈关系,结果表明梅山水库水位变化对蒋家集断面的组合流量影响更为显著,梅山水库可...     

水库群多级保证率优化调度函数的研究及应用

本文建立了水库群优化联合调度数学模型，并用目标规划模拟法对其进行优化模拟计算，在此基础上，提出了制作以灌溉为主的水库群多级保证率优化调度函数的原理和方法，并以新疆玛河流域四座水库联调为例，建立了具有保证率概念的分段调度函数，通过模拟运行，证明以联调函数指导水库群联合调度是合理可行的。     

基于出力场景库的梯级水库群短期优化调度研究

随着各大流域梯级水库群的建成投运，梯级水库群短期优化调度问题的研究也越来越受到人们的关注，但该优化问题包含的变量多、约束复杂，其模型建模与求解难度随着水库群规模的扩大也越来越大。虽然传统优化方法或智能优化方法能够得到满足相关目标与约束的最优解，但往往优化算法下的结果太过于偏重目标值的大小，结果波动性、随机性大，难以满足实际调度需求。鉴于此，从历史已发生的调度结果出发，基于历史的详细调度数据，采用聚类分析等数据挖掘方法，考虑调度时期、业务类型、调度期长度、调度对象等场景要素，提出了电站出力场景构建技术，通过挖掘基于长系列历史运行数据的典型出力场景，形成出力场景库，并在此基础上提出了基于出力场景库的梯级水库群短期优化调度方法。以沙溪梯级水库群为例进行实例分析，结果表明，相比于传统优化调度方法，所提方法不仅能够得到满足实际调度要求的出力过程，而且计算时间也相对大大缩短，验证了该方法的可行性与实用性，研究成果对其他流域梯级水库群短期优化调度具有很好的参考借鉴意义。     

基于粒子群的水库群联合防洪预报调度规则设计方法

科学合理的水库群联合调度在缓解日趋紧张的水资源供需矛盾及充分发挥水库防洪兴利综合效益等方面发挥着重要的作用。为解决梯级水库群联合调度规则制定过程中的复杂问题,结合洪水预报信息的可利用性,提出基于粒子群算法的梯级水库群联合防洪预报调度规则设计方法。该方法首先通过粒子群算法调节不同频率设计洪水求解最优联合调度方案,其次拟定多个合理联合调度规则,最后比较最优联合调度方案和合理联合调度规则的调洪结果,与前者最为接近者即为满意联合调度规则。昭平台-白龟山梯级水库群的实例表明,制定的联合预报调度规则的调洪结果均满足防洪约束要求,故是安全的。     

多维向量空间决策模型及其应用研究

对向量空间模型进行了改进,并将改进后的模型应用到水库群多目标调度决策问题中。首先计算待选方案指标有向线段与理想方案指标有向线段之间的映射距离,然后建立多目标调度方案最优向量空间决策模型,最后通过实例验证了所提方法的有效性与可行性。所提方法思路清晰、计算简单,同时具有一定的普适性与可移植性,尤其在计算结果的显著性及可扩展性方面有显著优势。     

考虑多风险因子的水库群短期优化调度风险分析模型

在水库群短期优化调度的风险分析问题中既需要考虑径流预报误差、水流滞时的影响,又需要处理大量的模拟计算。从风险管理的角度出发,构建了考虑径流预报误差、滞时的不确定性2类风险因子耦合作用的水库群短期优化调度风险分析模型,并引入并行求解技术,提高了模型的求解效率。以雅砻江流域2水电站的短期优化调度风险分析为例,对模型的有效性及并行求解的高效性进行了验证。所提方法操作简单且兼具实用性,对发电计划的制定及水库的运行管理方面有重要的指导意义。     

水库群多级保证率优化调度函数的研究及应用

本文建立了水群优化联合调度数学模型，并用目标规划模拟法对其进行优化模拟计算，在此基础上，提出了制作以灌为主的水库群多级保证率优化调度函数的原理和方法，并以新疆玛河注域四座水库联调为例，建立了具有保证率概念的分段调度函数，通过模拟运行，证明以联调函数指导水库群联合调度是合理可行的。     

基于水资源配置的水库群生态调度研究

为解决复杂流域水资源配置和水库群生态调度问题,以闸坝众多的沙颍河流域为研究对象,以流域关键断面的生态基流为基础,建立以“保证河道生态用水,优先生活用水”为目标的水资源配置模型。以近年用户的实际用水为基准年的需水水平,在丰、平、枯、特枯来水条件下,应用改进大规模线性规划方法求解,得到水库生态调度控制线和运行规则,以及地表水资源分配方案,并以枯水年85%来水条件进行验证。结果表明,与原常规调度相比,水库生态调度可充分利用可调水量的时空分布以及水库群的调控能力,更有效地提高沙颍河流域关键断面生态用水的保证率。研究为沙颍河流域水资源综合管理提供了技术支撑和决策支持。     

面向生态的流域水库群与引水工程联合调度研究

针对辽河流域水库群运行效率低、供水能力弱、没有考虑生态供水的现状,结合流域水资源综合规划中的相关引水工程,重新梳理了水库群的各项供水指标,增添了水库群的生态供水任务,提出了面向生态的流域水库群与引水工程联合调度新规则。通过构建聚合水库联合调度模型,并采用基于遗传算法与逐次逼近法耦合的混合优化算法求解,最终确定最优的联合调度方案。模拟结果表明,在满足各用水户用水需求的前提下,联合调度方案的实施对水库下游河流水体的水质改善效果显著。     

梯级水库群优化调度并行动态规划方法

针对动态规划方法求解梯级水库群优化调度易造成计算耗时长、求解效率低等缺点,提出了梯级水库群优化调度并行动态规划方法。该方法将调度期内所有离散状态点组合计算求解作为父任务,采用Fork/Join多核并行框架将父任务分解为多个子任务进行并行化求解。以西江干流梯级水库群长期发电优化调度为研究实例,在多核配置上验证所提方法的有效性。计算结果表明,在4核并行环境下,最大加速比可达到3.84,大幅度缩减计算耗时,计算效率显著提升。     

梯级水库联合防洪调度风险计算模型

入库径流随机性的存在使得梯级水库群联合防洪调度面临一定的风险,针对梯级水库调度的各个目标建立了联合防洪调度风险评价指标体系,以洪水预报中偶然误差的正态量化为基础,提出了入库洪水过程的随机模拟方法,基于对洪水频率进行分级考虑的思想构建了梯级水库群联合防洪调度风险计算模型,并给出了基于模拟最大熵理论的求解方法。应用于溪洛渡和三峡水库的联合防洪调度算例分析表明：该方法与模型合理可行,能够给出不同预报误差时的风险大小,具有一定的适用性,为调度决策提供参考。     

基于健康江湖关系的长江中游库群多目标优化调度研究

针对实现江湖两利的长江中游健康江湖关系水库群优化调度需求,以洞庭湖健康、鄱阳湖健康及水库蓄水为目标建立了健康江湖关系的长江中游水库群多目标优化调度模型。提出了一种改进的多目标猫群算法(IMCSO),该算法通过引入外部归档集来储存进化过程中的精英个体,并对结合率进行改进,同时设计了精英变异策略防止算法陷入局部解。通过IMCSO算法对模型进行高效求解,得到不同偏好下的水库群联合调度方案。同时,构造了一种适用于系统方案优选的基于主观偏好和改进熵权的Vague集多属性决策方法。该方法通过多属性决策中专家群体偏好的集结,得到了综合反映专家群体主观偏好的主观权重向量,并结合改进熵权法计算出的客观权重可得到综合权重,最后根据所提出的排序函数对各方案的综合Vague值进行打分,获得方案的优劣排序。实例研究表明,所提出的方法合理有效,具有较强的工程实用性,可为改善长江中游洞庭湖和鄱阳湖的生态环境提供理论依据。     

考虑不同生态流量约束的黔中水库群优化调度

水库大坝等水利工程的修建一定程度上改变了河道内天然径流过程,维持一定的河道内生态流量对于维护河流生态健康十分重要。对于具体的水库群系统而言,维持不同的生态流量会否对发电和供水等兴利目标产生影响以及如何影响值得关注。建立了黔中水库群长期优化调度模型,设置了3套河道内基本生态需水量方案,分别为河道内基本生态需水量为多年平均径流量的10%、15%及汛期(6、7、8月)30%非汛期10%,运行调度模型得到3套方案下的黔中水库群2020水平年调度结果。结果表明,对于黔中水库群而言,整体将河道内基本生态需水量从多年平均径流量的10%提高到15%或者仅将汛期提高到30%对系统的社会经济效益影响均较小,差别在0.1%以内,河道内生态需水与发电及供水是不完全竞争关系,存在一水多用现象。在综合比较上述3套方案调度结果及分析其规律的基础上,设置了方案4(汛期20%,非汛期12%)作为最终推荐的生态调度方案,调度结果表明,该基本生态需水量方案对黔中水库群长期优化调度是适用的。     

水库(群)发电优化调度计算的并行策略研究

为有效缩短水库(群)优化调度求解的计算时间,近些年来学者们对水库(群)优化计算的并行策略展开了相关研究,基于大系统分解协调方法提出了串联水库群中长期发电优化调度的异步并行计算。之后以李仙江两水库组成的串联水库群为例,在其中长期发电优化调度中,对分解协调异步并行计算方法进行了相关验证。该新型并行策略在解决混联水库群优化调度问题中为提高计算效率提供了新的研究与应用方向。     

地方电网梯级水电站优化调度决策支持系统研究

为适应地方电网对其所辖的中小流域梯级水电站优化调度管理的需要,本文设计研究了地方电网梯级水电站优化调度决策支持系统,具体包括梯级水电站调度决策支持系统的设计思路及各功能模块设计方案等。系统功能包括数据管理、径流预报、长期优化调度方案制定、短期优化调度方案制定以及日调度方案制定等,可为地方电网调度人员提供梯级水电站优化调度决策支持。系统经实际水电工程调度人员使用,结果证明是有效的。     

灌区渠首水库群优化调度的自优化模拟技术

以梅院泥灌区为背景,建立了灌溉供水量最大为目标函数的灌区渠首水库群优化调度的自优化模拟模型及相应的求解技术。在利用历史资料进行优化计算的基础上,获得了梅院泥灌区渠首水库的调度规则。     

梯级水库群长期优化调度的逐次优

梯级水库群长期优化调度问题是一个典型的高度非线性、多维、多时段的优化问题。针对问题特点,提出了一种逐次优化和遗传算法相结合方法。首先将多阶段优化问题转化为多个两阶段优化问题,然后采用遗传算法求解每个两阶段优化问题。将该方法应用于大渡河4个梯级水库水电站长期优化调度,结果表明,该方法占用计算机内存少,效率高,收敛速度快,是一种有效的求解水库群优化调度模型的方法。     

自优化模拟模型在珠江流域骨干水库群抑咸调度中的应用

近年来,由于河口地区成潮上溯,珠三角地区供水形势日趋严峻。珠江流域骨干水库群作为一复杂的混联系统,如何在满足水库综合利用需求下实现抑咸调度是亟须解决的重要科技问题。控制节点抑成目标流量为约束,将数学模拟与优化方法相结合,利用自优化技术,建立珠江流域骨干水库群抑成调度的自优化模拟模型。并以特枯年份实测资料进行算例分析,研究成果表明该模型仿真程度好,计算速度快。