山區(qū)河流多級(jí)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)模擬研究

李勤民

摘 要：對(duì)山區(qū)河流多級(jí)水庫(kù)以最大化水庫(kù)群多年平均發(fā)電量為目標(biāo)，依據(jù)設(shè)定的防洪限制水位作為水庫(kù)調(diào)度的約束條件，采用POA算法對(duì)水庫(kù)群的日調(diào)度過(guò)程進(jìn)行模擬， 重現(xiàn)水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程。

關(guān)鍵詞：山區(qū)河流；多級(jí)水庫(kù)；POA算法；聯(lián)合調(diào)度；系統(tǒng)模擬

中圖分類(lèi)號(hào)：TV8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2017）08-0077-01

隨著我國(guó)內(nèi)河多條河流梯級(jí)開(kāi)發(fā)工程的陸續(xù)完成，許多河流被多級(jí)水電樞紐攔腰截?cái)?，水?kù)的調(diào)度對(duì)河流的行洪、通航及工程建設(shè)都有顯著的影響。為更好地服務(wù)涉水工程，開(kāi)展好山區(qū)河流多級(jí)水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度系統(tǒng)的模擬研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。按照相應(yīng)的調(diào)度方式及規(guī)則，對(duì)水庫(kù)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度模擬計(jì)算，以達(dá)到重現(xiàn)水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程的目的。

1 基本原則

本聯(lián)合調(diào)度模擬以最大化水庫(kù)群多年平均發(fā)電量為目標(biāo)，依據(jù)防洪調(diào)度規(guī)則設(shè)定防洪限制水位作為水庫(kù)調(diào)度的約束條件，對(duì)水庫(kù)群的日尺度調(diào)度過(guò)程進(jìn)行模擬，并將模擬計(jì)算結(jié)果與水庫(kù)群實(shí)測(cè)調(diào)度過(guò)程進(jìn)行比較，以驗(yàn)證水庫(kù)群模擬調(diào)度的科學(xué)性及可靠性。

（1）掌握梯級(jí)水庫(kù)群的基本情況：梯級(jí)水庫(kù)群的地理位置；水庫(kù)群各水庫(kù)的庫(kù)容、發(fā)電裝機(jī)等基礎(chǔ)信息；上游水庫(kù)之間的水力聯(lián)系。

（2）收集整理水庫(kù)群的實(shí)測(cè)調(diào)度資料：水庫(kù)群實(shí)際運(yùn)行期間的徑流量、水庫(kù)控制水位、發(fā)電流量等信息。

（3）水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度模型建立：收集研究區(qū)域內(nèi)各水庫(kù)的發(fā)電調(diào)度原則；建立以水庫(kù)群發(fā)電總量最大、最小發(fā)電量最大和滿(mǎn)足下游河道生態(tài)流量約束的水庫(kù)調(diào)度模擬模型。

（4）以水量平衡為基礎(chǔ)，建立以水庫(kù)群的聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行模擬模型，采用POA算法對(duì)水庫(kù)群多年的調(diào)度過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。

2 水庫(kù)群調(diào)度模擬模型

2.1 目標(biāo)函數(shù)

通過(guò)對(duì)水庫(kù)群近年的實(shí)際調(diào)度資料進(jìn)行分析，可知水庫(kù)群雖然受電網(wǎng)負(fù)荷及調(diào)控的影響，但仍基本保持梯級(jí)水庫(kù)群發(fā)電量最大的路徑進(jìn)行控制。本項(xiàng)目研究采用優(yōu)化-模擬的方式給出梯級(jí)水庫(kù)群的多年調(diào)度過(guò)程，其建立的目標(biāo)函數(shù)包含三部分。

①第一部分為水庫(kù)群的發(fā)電量最大；②第二部分為水庫(kù)群時(shí)段最小出力最大；③第三部分為水庫(kù)下游生態(tài)流量需求約束。

2.2 約束條件

在水庫(kù)群的模擬調(diào)度中，水量平衡是其基礎(chǔ)。只有在水量平衡的條件下，水庫(kù)的徑流、泄流及水庫(kù)蓄泄量才能夠匹配。本研究中，水庫(kù)發(fā)電調(diào)度以日尺度為計(jì)算時(shí)段，將水庫(kù)群的水位約束在死水位和汛限水位之間，不考慮洪水期間的具體調(diào)度問(wèn)題。

2.3 模型優(yōu)化求解

本研究采用POA算法，主要用于解決多階段決策問(wèn)題。它將一個(gè)多階段問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一系列相對(duì)獨(dú)立的兩階段問(wèn)題，按一定的順序逐次對(duì)多階段決策中的兩個(gè)階段的決策進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，將上次優(yōu)化結(jié)果作為下次優(yōu)化的初始條件，再進(jìn)行下一次的尋優(yōu)，如此逐時(shí)段進(jìn)行，從而得到最優(yōu)決策。

3 模擬結(jié)果分析

采用某水庫(kù)水文站50年模擬日均流量（圖1），對(duì)水庫(kù)群進(jìn)行模擬調(diào)度，根據(jù)均方根誤差法，選擇與該水庫(kù)某年實(shí)測(cè)逐日入庫(kù)流量資料最為相似的一年，比較其對(duì)應(yīng)的庫(kù)水位。

經(jīng)過(guò)對(duì)比可以看出，在相似來(lái)水量條件下，水庫(kù)的模擬水位與實(shí)測(cè)水位的變動(dòng)趨勢(shì)基本一致。這說(shuō)明本項(xiàng)目模擬調(diào)度的結(jié)果是可靠的。endprint