水電站水庫優化調度與經濟運行分析

【摘要】本文在科學合理的評價體系支撐下對優化水電站水庫調度與經濟運行問題展開深入探討，幫助同行規避因操作調度失誤造成的重大損失。對當前常見水庫調度方法進行評述，以供決策者參考。

【關鍵詞】水電站；調度；預算；經濟；分析

1、引言

水庫是水利工程體系建設的核心，是集水利資源調配、發電和灌溉等綜合功能為一體的系統工程。具有調度計劃性和調控精確性。作為水利工程領域從業者，水庫調度是水電廠優化經濟運行的核心內容。其主要目的為管理和控制水庫安全可靠運行充分發揮庫綜合效益。本文基于筆者多年工作經驗，在科學合理的評價體系支撐下對優化水電站水庫調度與經濟運行問題展開深入探討，幫助同行規避因操作調度失誤造成的重大損失。對當前常見水庫調度方法進行評述，以供決策者參考。

2、水電站水庫優化調度概述

水電站水庫優化調度相關方法發展由來已久，其中光傳統動態規劃方法分就為兩類：隨機動態規劃法和確定性動態規劃法。隨機動態規劃模型能較好地反映實際水文徑流序列，并以年周期進行優化計算。得到穩定的運行順序，繪制調度圖，指導水庫日常運行。然而，當水庫數量較大時，計算工作量過大，“維數災難”問題無法避免。因此，該方法在單機優化調度中經常使用，而確定性動態規劃的研究比隨機動態規劃要晚10年以上，計算工作量較少。目前，在水庫優化調度中形成初始種群時，大多數智能算法在水位的每個時間間隔或存儲容量的可行空間中完全隨機生成作為決策變量。隨機生成方法得到的初始種群較低，滿足約束條件的可行解非常低。其結果是，進化速度較慢，最終無法獲得理想的解決方案。其次，由于算法參數對智能算法的影響，該算法具有早熟性，易于收斂到局部極值問題。如何優化參數將影響算法的有效性。最后，智能算法在水庫數量和時間周期大的情況下搜索速度慢，容易陷入局部最優。

3、水庫調度的優化調度方法

3.1確定性動態規劃法

確定性動態規劃方法可將調度周期劃分為T周期，以T為時間變量，V作為各周期的蓄水量，Vt是T期的存儲狀態，VT+1是時間段的結束，即蓄水狀態的啟動。從T+ 1周期來看，參考流QT（Vt）在水電站發電過程中是一個決策變量。

3.2隨機動態規劃方法

隨機動態規劃的特點是將水庫入庫作為一個具有統計函數的隨機變量，解決水電站效益不確定性的優化問題。當徑流是隨機的，無論做出何種決策，收益都是概率分布，目標函數是基于數學期望識別的。

3.3模糊動態規劃方法

在實際調度中，模糊動態規劃方法仍然存在大部分模糊目標和信息，包括水資源豐富或干燥的預測情況，以及決策的不成熟情況，包括水庫中的大量水，下層的水。水庫水位越高，水庫水位越低越好。少量的水。因此，應采用模糊理論指導優化調度，建立水庫模糊優化調度的數學模型，并利用最優水平集方法和近似方法有效地將模糊優化問題轉化為一般優化問題。IMAT模糊集方法。

3.4調度規則優化

在國外學者的研究中，1998、將Fi John Chang、李琛等實數編碼遺傳算法應用于常規水庫調度的優化調度中。在2000中，通過對2003印度尼西亞隨機生成的徑流序列的模擬，利用線性規劃對Ilichl水庫調度規則進行了優化。李琛建立了以最小缺水為目標的調度圖優化模型。采用實數編碼遺傳算法（RGA）對調度圖進行編碼，并加入宏進化操作，增強算法的搜索能力，避免早熟。以臺灣硬玉油藏為例。結果表明，基于實數編碼的殘留物。該算法對調度線的優化是有效的。在2005，Fi John Chang和其他遺傳算法分別使用二進制編碼和實數編碼來優化綜合儲層調度圖。結果表明，這兩種算法都能對調度圖進行優化，但計算實數編碼遺傳算法的效率和準確性。2006，JosiPraskas.v和Ganesan Shanthi將遺傳算法應用于水庫調度優化。建立了以灌溉缺水為目標的優化調度模型，并確定了各調度時段的末端水位與存儲需求之間的最小差值。在可行空間中隨機生成調度線，并以印度培池帕萊水庫為例，進行了實例研究，取得了良好的效果。2007，李琛為了解決優化中的多目標遺傳算法的早熟收斂問題，增加了一種新的宏進化操作，它可以提高遺傳算法的優化能力，并將改進的算法應用到調度M的優化中。臺灣某綜合利用水庫AP。2008、基姆等采用時間序列模型。生成徑流數據，并利用多目標遺傳算法對調度圖進行優化。

4、水庫調度中關鍵問題

水庫優化調度是一個復雜的多約束控制決策問題。水庫優化調度的研究具有重要的理論意義和實際意義。水庫優化調度方案將產生巨大的經濟效益。雖然在油藏優化調度中引入了多種新的理論和方法，但實際油藏管理者在油藏經營管理中偏離了理論研究，使得許多好的調度方法難以應用于實踐。主要原因如下：（1）由于實際操作中水庫運行的復雜性，需要考慮多種因素，現有的優化調度模型必須簡化復雜模型，以便于求解，從而使調度模型難以完成。伊利模擬水庫實際運行情況，得到優化節點。它或多或少背離了實際情況，因此，在實際調度中，水庫經理更愿意調度自己的經驗。（2）為了優化水庫調度，有必要提高水文徑流預報精度，但難以達到當前的科學技術條件。例如，基于發電的水庫應在汛期高水位下運行，但高水位增加了防洪風險。水利部門始終把水庫的安全放在第一位。在水文預報較低的情況下，外部不確定性因素較大，決策者具有優化理論。該計算方案的自主觀性較小，對油藏優化研究成果的實施持謹慎態度。所有這些原因使得優化模型的結果難以在實際應用中發揮作用。（3）目前大多數水庫具有綜合利用特性，最優調度模型往往尋求其中之一。這兩個目標的效率是最好的，水庫的其他綜合利用效益可以忽略不計。

5、結語

技術與管理的有機結合，使項目產生了良好的經濟效益和社會效益。隨著大規模的水庫建設，梯級水庫和水庫逐漸形成。水資源的短缺使得傳統的常規調度越來越難以滿足人們的需求。水庫優化調度可以充分利用水庫的蓄水功能，最大的用水效率和綜合的經濟效益仍然是當前的水資源熱點研究課題。

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