淺析水庫優(yōu)化調(diào)度的研究進(jìn)展與展望

李元吉 楊成林

（鄭州大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450001）

1 我國水庫優(yōu)化調(diào)度進(jìn)展

近些年來，隨著理論研究水平不斷提高，水庫優(yōu)化調(diào)度研究變得與實(shí)際聯(lián)系密切，也更加實(shí)用，也可以用來彌補(bǔ)理論研究與實(shí)際應(yīng)用之間的不足。隨著高新技技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷完善，使得水庫優(yōu)化調(diào)度的研究方法變得更加多元化。

我國對(duì)水庫優(yōu)化調(diào)度研究相對(duì)起步較晚，基本上都是通過建立有效的優(yōu)化模型來進(jìn)行解答，其優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)也主要分為兩個(gè)方面，一種目標(biāo)是在庫群用水量最大或發(fā)電量最大時(shí)，另一種目標(biāo)是消耗費(fèi)用最少時(shí)。隨著對(duì)水庫優(yōu)化調(diào)度研究的不斷深入，研究目標(biāo)變得多元，研究對(duì)象也在向多元化發(fā)展，研究模型變得更加復(fù)雜多變。近些年，系統(tǒng)辯識(shí)思想也運(yùn)用到了水庫調(diào)度研究中，隨機(jī)態(tài)規(guī)劃與常規(guī)調(diào)度方法互相有機(jī)結(jié)合，為水庫調(diào)度研究提供了一個(gè)新的理論框架。為了發(fā)揮水庫的最大經(jīng)濟(jì)效益，包括防洪、發(fā)電、灌溉、供水及航運(yùn)等效益最佳,我國進(jìn)行了大量的研究與實(shí)踐。

我國大約從20世紀(jì)60年代開始水庫優(yōu)化調(diào)度的研究。1960年吳滄浦最先提出了每年調(diào)節(jié)水庫的最優(yōu)動(dòng)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型。1963年譚維信、黃守信等通過學(xué)習(xí)了解動(dòng)態(tài)規(guī)劃與Markov過程理論，順利完成了一個(gè)長(zhǎng)期調(diào)節(jié)水電站水庫的優(yōu)化馬爾柯夫過程理論模型，并在獅子灘水電站的優(yōu)化調(diào)度中得到成功嘗試。1979年張勇傳、熊斯毅等在研究拓溪水電站水庫優(yōu)化調(diào)度模型時(shí)，采用可變方向探索法，雖然優(yōu)化調(diào)度圖依然用Bellman最優(yōu)化原理，由于引進(jìn)了懲罰項(xiàng)從而使調(diào)度圖的可靠性提高。同樣是在1979年，在劉家峽水電站水庫優(yōu)化調(diào)度研究時(shí)，董子敖等人提出了對(duì)國民經(jīng)濟(jì)有最大效益的目標(biāo)函數(shù)。1982年在研究楓樹壩水電站優(yōu)化調(diào)度時(shí)，施熙燦、林翔岳等引出了在一定的保證率下的的Markov決策規(guī)劃模型。1983年張勇傳、傅昭陽等人在以對(duì)策論為研究的基礎(chǔ)上提出了水庫優(yōu)化調(diào)度圖。魯子林等人在同一年運(yùn)用了增量動(dòng)態(tài)規(guī)劃，并結(jié)合了短時(shí)內(nèi)洪水預(yù)測(cè)的模型，在處理富春江水電站的優(yōu)化調(diào)度時(shí)獲得了很好的效果。張玉新、馮尚友在80年代末研究了多目標(biāo)動(dòng)態(tài)規(guī)劃的迭代法求解方法，建立了一個(gè)多維決策的多目標(biāo)動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型。由于模糊里路的不斷發(fā)展，在80年代初吳倍益提出應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)進(jìn)行水庫群優(yōu)化調(diào)度；張勇傳、邴鳳山等把相關(guān)的模糊理論引入水庫優(yōu)化調(diào)度的研究中。陳守煜于1988年把動(dòng)態(tài)規(guī)劃和模糊優(yōu)選有機(jī)結(jié)合起來提出了優(yōu)選模糊原理模型，此后又提出了系統(tǒng)層次模糊優(yōu)選模型，這些理論不斷完善了模糊理論。

20世紀(jì)末以來，人們開始不斷尋求水庫優(yōu)化功能來進(jìn)行模擬。2000年李會(huì)安建立了可以水量隨時(shí)自己優(yōu)化的模型。1995年胡鐵松等對(duì)于水庫群優(yōu)化調(diào)度函數(shù)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法研究了解。2000年暢建霞等人為西安市水庫群建立了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)度模型，并在2001年改進(jìn)遺傳算法的水電站基礎(chǔ)上再次進(jìn)行水庫優(yōu)化調(diào)度。2005年邱林等人把混沌優(yōu)化理論應(yīng)用到水庫優(yōu)化調(diào)度中，徐剛、馬光文等人也在同一年研究了蟻群優(yōu)化在水庫優(yōu)化中的作用，并在在單庫、多庫優(yōu)化調(diào)度中的成功試用。

2 我國水庫優(yōu)化調(diào)度現(xiàn)狀

雖然我國在水庫優(yōu)化調(diào)度方面取得了不少的進(jìn)展，但由于我國發(fā)展起步晚，我國現(xiàn)在在水庫優(yōu)化調(diào)度中仍然存在不足。其主要表現(xiàn)為：

（1）理論方面，有些研究偏重于理論研究，過于追求完美，脫離實(shí)際，并不能在實(shí)際生產(chǎn)生活中得到應(yīng)用，另外對(duì)于解決多目標(biāo)決策的問題,一些研究方法片面追求最優(yōu)解,而忽視了生產(chǎn)中的不確定性以及水庫的復(fù)雜情況,往往使得優(yōu)化結(jié)果偏離實(shí)際太大,結(jié)果無法使決策者滿意。

（2）管理方面，在主觀方面，由于決策者對(duì)于水庫的理論知識(shí)了解不夠充分深入，并且對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)掌握不精湛，造成優(yōu)化理論與實(shí)際結(jié)合不完善，然而對(duì)數(shù)學(xué)模型的抽象結(jié)果有很多不滿意的地方,以及對(duì)于計(jì)算機(jī)程序操作缺乏靈活性,導(dǎo)致他們對(duì)新調(diào)度方案不太接受,從而難以應(yīng)用到實(shí)際中去；在客觀上，水庫的管理部門更加關(guān)心水庫的安全與運(yùn)行問題，從而忽視了水庫各方面的經(jīng)濟(jì)問題，從而使水庫優(yōu)化調(diào)度受到限制。

3 展望我國水庫優(yōu)化調(diào)度未來

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為了滿足廣大人民群眾對(duì)水的需要以及經(jīng)濟(jì)合理利用水資源，我們就必須解決水庫優(yōu)化調(diào)度中存在的問題。在解決理論方面問題是,需要從全局出發(fā),采用系統(tǒng)的調(diào)度理論,不斷完善調(diào)度理論，在進(jìn)行理論研究中要密切結(jié)合水庫的實(shí)際情況，并且考慮生產(chǎn)中的不確定性，最終要打達(dá)到理論與實(shí)際的完美結(jié)合，并且要保證水庫優(yōu)化調(diào)度方案的簡(jiǎn)單，實(shí)用可操作性強(qiáng)。另外伴隨著計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)的不斷深入社會(huì)發(fā)展中，我們素要合理運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過高新技術(shù)手段來配合我們水庫優(yōu)化調(diào)度的方案。其表現(xiàn)可以有：1.利用計(jì)算機(jī)的快速運(yùn)算與超大的儲(chǔ)存能力，準(zhǔn)確的計(jì)算水庫優(yōu)化調(diào)度中計(jì)算問題，并且快速地設(shè)計(jì)模型提高水庫優(yōu)化調(diào)度過程中各項(xiàng)技術(shù)的效率；2.在水庫優(yōu)化調(diào)度過程中還要充分利用計(jì)算機(jī)與人工智能技術(shù)的結(jié)合，使在優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行更加科學(xué)化，智能化，使得各項(xiàng)方案更加合理化，人性化。此外,全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等高新技術(shù)也在社會(huì)實(shí)踐中不斷得到應(yīng)用,在以后的水庫調(diào)度中也必會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

從我國開始接觸水庫優(yōu)化調(diào)度到現(xiàn)在，理論研究不斷得到完善，而且與實(shí)際慢慢接觸的更加密切，各種實(shí)踐方法變得更加有效與科學(xué)，計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)不斷運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐過程中，給我們帶來了更多的方便，也提高了很多的效益。在未來的發(fā)展中，伴隨理論的完善與技術(shù)的應(yīng)用，我國的水庫優(yōu)化調(diào)度定會(huì)日臻完善，會(huì)變得智能化，合理化，人性化。