山區河流多級水庫聯合調度系統模擬研究

李勤民

摘 要：對山區河流多級水庫以最大化水庫群多年平均發電量為目標，依據設定的防洪限制水位作為水庫調度的約束條件，采用POA算法對水庫群的日調度過程進行模擬， 重現水庫運行過程。

關鍵詞：山區河流；多級水庫；POA算法；聯合調度；系統模擬

中圖分類號：TV8 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）08-0077-01

隨著我國內河多條河流梯級開發工程的陸續完成，許多河流被多級水電樞紐攔腰截斷，水庫的調度對河流的行洪、通航及工程建設都有顯著的影響。為更好地服務涉水工程，開展好山區河流多級水庫聯合調度系統的模擬研究具有十分重要的現實意義。按照相應的調度方式及規則，對水庫進行聯合調度模擬計算，以達到重現水庫運行過程的目的。

1 基本原則

本聯合調度模擬以最大化水庫群多年平均發電量為目標，依據防洪調度規則設定防洪限制水位作為水庫調度的約束條件，對水庫群的日尺度調度過程進行模擬，并將模擬計算結果與水庫群實測調度過程進行比較，以驗證水庫群模擬調度的科學性及可靠性。

（1）掌握梯級水庫群的基本情況：梯級水庫群的地理位置；水庫群各水庫的庫容、發電裝機等基礎信息；上游水庫之間的水力聯系。

（2）收集整理水庫群的實測調度資料：水庫群實際運行期間的徑流量、水庫控制水位、發電流量等信息。

（3）水庫群聯合調度模型建立：收集研究區域內各水庫的發電調度原則；建立以水庫群發電總量最大、最小發電量最大和滿足下游河道生態流量約束的水庫調度模擬模型。

（4）以水量平衡為基礎，建立以水庫群的聯合調度運行模擬模型，采用POA算法對水庫群多年的調度過程進行優化計算。

2 水庫群調度模擬模型

2.1 目標函數

通過對水庫群近年的實際調度資料進行分析，可知水庫群雖然受電網負荷及調控的影響，但仍基本保持梯級水庫群發電量最大的路徑進行控制。本項目研究采用優化-模擬的方式給出梯級水庫群的多年調度過程，其建立的目標函數包含三部分。

①第一部分為水庫群的發電量最大；②第二部分為水庫群時段最小出力最大；③第三部分為水庫下游生態流量需求約束。

2.2 約束條件

在水庫群的模擬調度中，水量平衡是其基礎。只有在水量平衡的條件下，水庫的徑流、泄流及水庫蓄泄量才能夠匹配。本研究中，水庫發電調度以日尺度為計算時段，將水庫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度問題。

2.3 模型優化求解

本研究采用POA算法，主要用于解決多階段決策問題。它將一個多階段問題轉化為一系列相對獨立的兩階段問題，按一定的順序逐次對多階段決策中的兩個階段的決策進行優化調整，將上次優化結果作為下次優化的初始條件，再進行下一次的尋優，如此逐時段進行，從而得到最優決策。

3 模擬結果分析

采用某水庫水文站50年模擬日均流量（圖1），對水庫群進行模擬調度，根據均方根誤差法，選擇與該水庫某年實測逐日入庫流量資料最為相似的一年，比較其對應的庫水位。

經過對比可以看出，在相似來水量條件下，水庫的模擬水位與實測水位的變動趨勢基本一致。這說明本項目模擬調度的結果是可靠的。endprint