二灘水電站優(yōu)化運行管理課件

第八章水庫調(diào)度

第八章水庫調(diào)度1第一節(jié)水庫調(diào)度的意義及調(diào)度圖第二節(jié)水電站水庫調(diào)度第三節(jié)水庫灌溉調(diào)度第四節(jié)水庫防洪調(diào)度第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度第八章第一節(jié)水庫調(diào)度的意義及調(diào)度圖第八章2第一節(jié)水庫調(diào)度的意義及調(diào)度圖第一節(jié)水庫調(diào)度的意義及調(diào)度圖3第一節(jié)水庫調(diào)度意義及調(diào)度圖一、水庫調(diào)度的工作內(nèi)容1.編制年季月旬發(fā)電計劃

參照水文氣象預(yù)報成果與保證率典型年相結(jié)合的方法，確定年度的生產(chǎn)計劃。2.編制洪水調(diào)度方案根據(jù)設(shè)計原則、主管部門的指示及有關(guān)規(guī)定、設(shè)計頻率的洪水或水文預(yù)報成果、各綜合利用部門的要求，進(jìn)行洪水調(diào)節(jié)計算，統(tǒng)籌兼顧地得出各時期水庫控制水位和各種洪水的泄流量。3.水文氣象預(yù)報足夠精度和一定預(yù)見期的水文氣象預(yù)報，在一般年份能較好指導(dǎo)水庫蓄泄。在確保大壩安全與滿足最低供電要求的原則下，多蓄水、多發(fā)電；遇特大、特小水年也可預(yù)先制定措施。第一節(jié)水庫調(diào)度意義及調(diào)度圖一、水庫調(diào)度的工作內(nèi)容1.編制4第一節(jié)水庫調(diào)度意義及調(diào)度圖4.日常工作收集上下游雨量站及水文站的雨情和水情，進(jìn)行流域平均雨量的計算、水庫水量平衡的計算，編制洪水預(yù)報和泄洪方案等。5.對外聯(lián)系按規(guī)定向防汛指揮部門匯報水庫和電廠運行情況。向所在電力系統(tǒng)提供年、季、月的生產(chǎn)計劃及調(diào)度意見，接受系統(tǒng)調(diào)度的指示及任務(wù)，定時向系統(tǒng)匯報電廠的運行情況。與上下游涉及的防洪和興利的有關(guān)單位聯(lián)系，當(dāng)水庫開始泄洪、供水、排沙或關(guān)閘時，應(yīng)事先通知，及早采取措施，避免損失。第一節(jié)水庫調(diào)度意義及調(diào)度圖4.日常工作收集上下游雨量站5第一節(jié)水庫調(diào)度意義及調(diào)度圖6.汛后總結(jié)當(dāng)年各時期所發(fā)生的問題將預(yù)報與實況進(jìn)行比較，統(tǒng)計預(yù)報精度檢查調(diào)度計劃執(zhí)行的情況主要經(jīng)驗教訓(xùn)當(dāng)年的水庫運行實測資料7.水庫運行參數(shù)的復(fù)核

自然條件方面：由于水文氣象資料與設(shè)計時采用資料有區(qū)別，以及由于水庫的形成及流域內(nèi)人類活動的影響，使水庫的來水特性發(fā)生變化。

負(fù)擔(dān)的任務(wù)方面：國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，電力系統(tǒng)對水電廠的電量、出力要求亦有變化，水庫的綜合利用任務(wù)加重。

工程和設(shè)備方面：由于施工安裝期間各種條件變化，電廠的某些工程和設(shè)備項目的規(guī)模與原設(shè)計有修改。原設(shè)計中有的工程設(shè)備（如泄洪、引水設(shè)備、水輪發(fā)電機(jī)組）其特性在運行中也會發(fā)生變化。第一節(jié)水庫調(diào)度意義及調(diào)度圖6.汛后總結(jié)當(dāng)年各時期所發(fā)生6第一節(jié)水庫調(diào)度意義及調(diào)度圖二、傳統(tǒng)工作內(nèi)容汛期值班值班員完成當(dāng)班的各項工作任務(wù)；溢洪閘門啟閉方式一經(jīng)決定后，及時通知上下游各有關(guān)單位，并做好記錄；按拍報要求按時進(jìn)行雨量觀測，觀測儀器應(yīng)經(jīng)常清洗；按部頒《水情拍報辦法》，依照拍報任務(wù)書向有關(guān)單位拍報本站水情，收譯登記各報汛站水情電報及氣象電報；填寫生產(chǎn)日報表、計算各區(qū)域平均雨深，點繪壩址入庫出庫流量，水庫水位過程線及上下游控制站的流量過程線；掌握當(dāng)次洪水的預(yù)報調(diào)度過程，及時計算各時段的入庫流量；答復(fù)有關(guān)單位對水情、調(diào)度的詢問，重要內(nèi)容在調(diào)度日志上做好記錄；密切注視衛(wèi)星云圖接收處理系統(tǒng)和水情自動測報系統(tǒng)，摘錄有關(guān)水情信息；校核上一班收譯的水情氣象電報和計算的各種生產(chǎn)報表圖表，校核上一班所拍發(fā)的水情電報；做好交接工作。第一節(jié)水庫調(diào)度意義及調(diào)度圖二、傳統(tǒng)工作內(nèi)容汛期值班7非汛期值班填寫生產(chǎn)日報，每天及時向中央控制室報送前一天的日平均入庫流量和發(fā)電流量。按《水文測驗試行規(guī)范》按時進(jìn)行降雨量等觀測。做好收譯、登記水情電報及氣象電報。發(fā)現(xiàn)問題及時查詢。按規(guī)定答復(fù)外單位有關(guān)水情的詢問。按時填寫生產(chǎn)旬報、月報，及時向有關(guān)部門送報。月末填寫降雨量月報。按部頒《水情拍發(fā)辦法》和省水文總部下達(dá)的拍報任務(wù)書有關(guān)枯季拍報標(biāo)準(zhǔn)，按時拍發(fā)水情電報。收譯的水文、氣象電報，向外單位拍發(fā)的水情電報、電文底稿等，應(yīng)及時移交下一班值班員校核。值班員應(yīng)保持值班室的清潔衛(wèi)生。第一節(jié)水庫調(diào)度意義及調(diào)度圖非汛期值班第一節(jié)水庫調(diào)度意義及調(diào)度圖8在防洪與興利結(jié)合的水庫調(diào)度中，必須把水庫的安全放在首位。興利效益務(wù)必要服從防洪調(diào)度統(tǒng)一安排，通過優(yōu)化調(diào)度，把可能出現(xiàn)的最高洪水位控制在水庫安全允許的范圍內(nèi)。在此大前提下，再統(tǒng)籌安排滿足下游防洪和各興利部門的要求。第一節(jié)水庫調(diào)度意義及調(diào)度圖在防洪與興利結(jié)合的水庫調(diào)度中，必須把水庫的安全放在9水庫調(diào)度圖是以時間為橫坐標(biāo)，以水庫蓄水量或水位為縱坐標(biāo)，由一些控制水庫蓄水和供水的指示線組成的曲線圖，是根據(jù)過去水文資料和樞紐的綜合利用任務(wù)制出的。繪制水庫調(diào)度圖基本依據(jù)：(1)來水徑流資料；(2)水庫特性資料和下游水位、流量關(guān)系；(3)水庫各種興利特征水位和防洪特征水位；(4)灌溉用水過程線；(5)水電站保證出力圖；(6)其他綜合利用要求。圖8-1第一節(jié)水庫調(diào)度意義及調(diào)度圖水庫調(diào)度圖是以時間為橫坐標(biāo)，以水庫蓄水量或水位為縱坐10第二節(jié)水電站水庫調(diào)度第二節(jié)水電站水庫調(diào)度11圖8-2水庫供水期基本調(diào)度線①▽Z死供水期▽Z蓄t(月)Z（m）ba②③▽Z死▽Z蓄t(月)Z（m）DACB121——上調(diào)度線；2——下調(diào)度線第二節(jié)水電站水庫調(diào)度一、年調(diào)節(jié)水電站水庫基本調(diào)度線圖8-2水庫供水期基本調(diào)度線①▽Z死供水期▽Z蓄t(月12（一）供水期基本調(diào)度線的繪制步驟:選典型年修正使其滿足：是典型年供水期平均出力接近保證出力；是供水期終止時刻應(yīng)與設(shè)計保證率范圍內(nèi)多數(shù)年份一致。求各年供水期按保證出力圖工作所需要的水庫蓄水指示線。取各典型年指示線的上、下包線，即得供水期上、下基本調(diào)度線。第二節(jié)水電站水庫調(diào)度（一）供水期基本調(diào)度線的繪制步驟:第二節(jié)水電站水庫調(diào)度13圖8-3供水期基本調(diào)度線的修正▽Z死▽正常蓄水位t(月)Z（m）AC21▽Z死▽正常蓄水位t(月)Z（m）AC211——上調(diào)度線；2——修正后的下調(diào)度線第二節(jié)水電站水庫調(diào)度圖8-3供水期基本調(diào)度線的修正▽Z死▽正常蓄水位t(月14（二）蓄水期基本調(diào)度線的繪制圖8-4蓄水期水庫調(diào)度線水電站蓄水期水庫調(diào)度的任務(wù)是：在保證水電站工作可靠性和水庫蓄滿的前提下，盡量利用多余水量加大出力，以提高水電站和電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。▽Z死▽Z蓄t(月)Z（m）hf21h’ge1——上基本調(diào)度線；2——下基本調(diào)度線第二節(jié)水電站水庫調(diào)度（二）蓄水期基本調(diào)度線的繪制圖8-4蓄水期水庫調(diào)度線15（三）水庫基本調(diào)度圖圖8-5水庫基本調(diào)度圖總之，當(dāng)一個時段的來水高于調(diào)度范圍時，前一個時段就要放水，低于調(diào)度范圍時，前一時段就要蓄水。▽Z死▽正常蓄水位t(月)Z(m)DACBE1221t1t21——上基本調(diào)度線；2——下基本調(diào)度線A：供水期出力保證區(qū)B：蓄水期出力保證區(qū)C：加大出力區(qū)D：供水期出力減小區(qū)在此區(qū)域，水電站可按保證出力圖工作，以保證電力系統(tǒng)正常運行水庫水位在此區(qū)域內(nèi)時，水電站可以加大出力工作，充分利用水能資源水庫水位在此區(qū)域內(nèi)時，水電站應(yīng)及早減小出力工作第二節(jié)水電站水庫調(diào)度（三）水庫基本調(diào)度圖圖8-5水庫基本調(diào)度圖總16二、加大出力和降低出力調(diào)度線（一）加大出力調(diào)度線運行至?xí)r，發(fā)現(xiàn)水庫實際水位比該時刻水庫調(diào)度線相應(yīng)的水位高出，可用它來加大水電站出力。圖8-6加大出力和降低出力（1）立即加大出力。使水庫水位在時段末t

i+1就落在上調(diào)度線①上。（2）后期集中加大出力（線②）。這種方式可使水電站較長時間處于較高水頭下運行，對發(fā)電有利，但出力不均勻。（3）均勻加大出力（線③）。使出力均勻，充分利用水能資源。④①③②⑥⑤1——上基本調(diào)度線；2——下基本調(diào)度線第二節(jié)水電站水庫調(diào)度二、加大出力和降低出力調(diào)度線（一）加大出力調(diào)度線運行至17（二）降低出力調(diào)度線經(jīng)過一段時間至?xí)r，由于出現(xiàn)特枯水情況，水庫供水的結(jié)果使水庫水位處于下調(diào)度線以下，出現(xiàn)不足水量。（1）立即降低出力（線④）使水庫蓄水在ti+1時就回到下調(diào)度線上。（2）后期集中降低出力（線⑤）。調(diào)度方式簡單，且系統(tǒng)正常工作破壞的持續(xù)時間較短，但破壞強(qiáng)度大。（3）均勻降低出力（線⑥）。該方式使破壞時間長，但破壞強(qiáng)度最小。④①③②⑥⑤圖8-6加大出力和降低出力第二節(jié)水電站水庫調(diào)度（二）降低出力調(diào)度線經(jīng)過一段時間至?xí)r，由于18第三節(jié)水庫灌溉調(diào)度第三節(jié)水庫灌溉調(diào)度19三、當(dāng)年水庫灌溉計劃調(diào)度圖的繪制

第三節(jié)水庫灌溉調(diào)度一、年調(diào)節(jié)水庫灌溉調(diào)度圖的繪制二、多年調(diào)節(jié)水庫灌溉調(diào)度圖的繪制三、當(dāng)年水庫灌溉計劃調(diào)度圖的繪制第三節(jié)水庫灌溉調(diào)度一、20四、有綜合利用任務(wù)的水庫調(diào)度概述綜合利用水庫調(diào)度：當(dāng)水庫具有綜合利用任務(wù)時，因各用水部門的設(shè)計保證率不同，綜合利用原則，使國民經(jīng)濟(jì)各部門要求得到較好的協(xié)調(diào)，使水庫獲得較好的綜合利用效益。圖8-7某多年調(diào)節(jié)綜合利用水庫調(diào)度示意圖▽正常蓄水位CCA’AD▽死水位時間t（月）水庫水位Z(m)A區(qū)是發(fā)電和灌溉的保證供水區(qū)，A’區(qū)是發(fā)電的保證供水區(qū)和灌溉的折減供水區(qū)。第三節(jié)水庫灌溉調(diào)度四、有綜合利用任務(wù)的水庫調(diào)度概述綜合利用水庫調(diào)度：21第四節(jié)水庫防洪調(diào)度第四節(jié)水庫防洪調(diào)度22第四節(jié)水庫防洪調(diào)度基本原理（預(yù)報調(diào)度）建立流域預(yù)報模型分期防洪限制水位防洪庫容的分?jǐn)偺菁夒娬镜穆?lián)合調(diào)度特殊問題防洪庫容與興利庫容結(jié)合防洪調(diào)度預(yù)報洪水過程----滾動預(yù)報調(diào)洪演算----面臨時段的放水流量第四節(jié)水庫防洪調(diào)度基本原理建立流域預(yù)報模型分期防洪限制水位23目標(biāo)函數(shù)梯級總攔蓄水量最小各庫最大下泄流量最小補(bǔ)償調(diào)度模型規(guī)則調(diào)度模型預(yù)報預(yù)泄模型經(jīng)驗常規(guī)調(diào)度模型指令調(diào)度模型交互式水庫調(diào)度調(diào)度模型螞蟻算法逐步優(yōu)化算法遺傳算法優(yōu)化方法水庫群防洪優(yōu)化調(diào)度模型第四節(jié)水庫防洪調(diào)度目標(biāo)函數(shù)梯級總攔蓄水量最小補(bǔ)償調(diào)度模型調(diào)度模型螞蟻算法優(yōu)化方24交互式防洪調(diào)度決策P1P2P3…PT P2’P3’…PT’P3’’…PT’’

…… PTT

根據(jù)初始條件計算得出最優(yōu)洪水調(diào)度方案，運行中，隨著對面臨時段以后洪水預(yù)報更新，對初始最優(yōu)計劃相應(yīng)做出不斷修正，并據(jù)之得出新的面臨時段的最優(yōu)調(diào)度方案。第四節(jié)水庫防洪調(diào)度交互式防洪調(diào)度決策P1P2P3…25第四節(jié)水庫防洪調(diào)度防洪庫容和興利庫容完全不結(jié)合的情況洪水起訖日期變化無常，沒有明顯規(guī)律可循防洪庫容和興利庫容有可能結(jié)合的情況防洪庫容與興利庫容完全結(jié)合，汛期防洪庫容為常數(shù)歷年洪水漲落過程平穩(wěn)，洪水起止日期穩(wěn)定防洪庫容與興利庫容部分結(jié)合的情況防洪庫容與興利庫容完全結(jié)合，但汛期防洪庫容隨時間變化第四節(jié)水庫防洪調(diào)度防洪庫容和興利洪水起訖日期變化無常，沒有26第四節(jié)水庫防洪調(diào)度單一水電廠水庫的洪水調(diào)度一、無預(yù)報調(diào)度1.下游無防洪要求主要是確保大壩及其他建筑物的安全。若防洪庫容全部安置在正常水位以上，可根據(jù)閘門啟閉的規(guī)則按來量下泄，直至洪水大于整個建筑物的泄洪能力開始蓄水，調(diào)度極為簡便。2.下游有防洪要求，基本上無區(qū)間洪水通常在正常蓄水位以下預(yù)留部分庫容。這部分庫容有的專為下游防洪之用，也有與大壩防洪結(jié)合使用的。3.下游有防洪要求，并有區(qū)間洪水首先要解決區(qū)間洪水的過程問題。在無預(yù)報情況下，只能根據(jù)區(qū)間實測洪水將其疊加在一起，取外包線作為洪水調(diào)度與下游洪水錯峰的依據(jù)。第四節(jié)水庫防洪調(diào)度單一水電廠水庫的洪水調(diào)度一、無預(yù)報調(diào)度27第四節(jié)水庫防洪調(diào)度如左圖，區(qū)間實測洪水愈多，安全性愈大，但所需的防洪庫容也愈大。因此，水電廠運行時間愈長，原設(shè)計階段為下游防洪所預(yù)留的防洪庫容在多數(shù)情況下，往往達(dá)不到原來的防洪效果，因此，要降低下游防御標(biāo)準(zhǔn)或增加預(yù)留防洪庫容降低水庫防洪限制水位。圖8-8下游區(qū)間洪水疊加圖Qc表示防洪控制站的安全泄量第四節(jié)水庫防洪調(diào)度如左圖，區(qū)間實測洪水愈多，安全28第四節(jié)水庫防洪調(diào)度二、預(yù)報調(diào)度1.預(yù)報誤差誤差總是存在的，預(yù)報結(jié)果不可能與實際發(fā)生的完全吻合。誤差的產(chǎn)生是多方面的，有信息傳遞的誤差，有預(yù)報方案編制上的誤差等。所以，進(jìn)行洪水預(yù)報調(diào)度時，必須考慮具有一定的安全裕度。2.信息傳遞失靈當(dāng)流域產(chǎn)生特大暴雨時，可能使通信線路中斷，信息傳遞失靈。因此，在采取預(yù)報調(diào)度的同時，還不能完全廢棄根據(jù)水位漲率做出判斷等一系列無預(yù)報調(diào)度所采用的方法。3.區(qū)間洪水由于區(qū)間洪水一般具有集流快、預(yù)見期短的特點，同時區(qū)間洪水無法進(jìn)入人為控制，給洪水調(diào)度帶來一定困難。因此，如何正確地使用區(qū)間洪水預(yù)報是洪水調(diào)度的關(guān)鍵，為安全起見，宜與不采用預(yù)報結(jié)合考慮。第四節(jié)水庫防洪調(diào)度二、預(yù)報調(diào)度29第四節(jié)水庫防洪調(diào)度二、經(jīng)驗調(diào)度特點根據(jù)預(yù)報的信息結(jié)合經(jīng)驗判斷做出決策進(jìn)行調(diào)度。不拘泥于無關(guān)重要的條款。不將防洪限制水位看作絲毫不能變動不完全依賴預(yù)報，而是根據(jù)具體情況做出具體分析，并通過重復(fù)利用庫容的措施取得較大的防洪效益，充分利用洪水多發(fā)電量第四節(jié)水庫防洪調(diào)度二、經(jīng)驗調(diào)度特點根據(jù)預(yù)報的信息結(jié)合經(jīng)驗判30經(jīng)驗調(diào)度應(yīng)當(dāng)具備的條件和注意事項是：

熟悉本水電廠上下游流域的各種情況，如地形、地貌、土壤、植被、水系等；對泄洪設(shè)備設(shè)計的安全裕度以及當(dāng)前的完好程度做到心中有數(shù)；對雨情、水情信息可能產(chǎn)生的誤差以及可能的失誤做出明確判斷；汛前做好充分準(zhǔn)備；對調(diào)度失誤所產(chǎn)生的補(bǔ)救辦法有充分的準(zhǔn)備；善于總結(jié)每個汛期洪水調(diào)度的經(jīng)驗教訓(xùn)。第四節(jié)水庫防洪調(diào)度經(jīng)驗調(diào)度應(yīng)當(dāng)具備的條件和注意事項是：第四節(jié)水庫防洪調(diào)度31第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度32水庫優(yōu)化調(diào)度的基本內(nèi)容是：根據(jù)水庫的入流過程，遵照優(yōu)化調(diào)度準(zhǔn)則，運用最優(yōu)化方法，尋求比較理想的水庫調(diào)度方案，使發(fā)電、防洪、灌溉、供水等各部門在整個分析期間的總效益最大。第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度水庫優(yōu)化調(diào)度的基本內(nèi)容是：第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度33水電站水庫優(yōu)化調(diào)度關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，調(diào)度得當(dāng)，其增加的效益相當(dāng)可觀，國內(nèi)外實踐表明，水電站優(yōu)化調(diào)度一般可增加1%7%的發(fā)電效益。水電站水庫優(yōu)化調(diào)度作為流域梯級發(fā)電公司生產(chǎn)技術(shù)管理和電力營銷中的一項重要工作，是發(fā)揮水庫水電站潛力，參與市場競爭，充分利用水電資源多發(fā)潔凈電能，減少其他能源消耗的有效措施；此外梯級水電站群上下游水力、電力聯(lián)系密切，優(yōu)化調(diào)度經(jīng)濟(jì)效益更為顯著，否則，會造成無益棄水，直接影響發(fā)電效益。第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度水電站水庫優(yōu)化調(diào)度關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，調(diào)度得當(dāng)，其增加的效34常見的水庫調(diào)度中采用的優(yōu)化準(zhǔn)則表示方法：

(1)在滿足電力系統(tǒng)水電站群總保證出力一定要求的前提下，使水電站群的年發(fā)電量期望值最大，這樣可不至于發(fā)生因發(fā)電量絕對值最大而引起保證出力降低的情況。(2)火電為主、水電為輔的電力系統(tǒng)中的調(diào)峰、調(diào)頻電站，使水電站供水期的保證電能值最大。(3)對水電為主、火電為輔的電力系統(tǒng)中的水電站，使水電站群的總發(fā)電量最大，或者使系統(tǒng)總?cè)剂舷牧孔钚?，也有用電能損失最小來表示的。第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度常見的水庫調(diào)度中采用的優(yōu)化準(zhǔn)則表示方法：第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度35第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度一、優(yōu)化模型（1）梯級電站年內(nèi)出力最小的時段的出力盡可能大,即最大化最小出力，該目標(biāo)的效果是為電網(wǎng)提供盡可能大的均勻的可靠出力，同時，達(dá)到增大枯期發(fā)電量的目的。目標(biāo)Ⅰ：

（8-1）為整個梯級最大化的最小出力（）；為第i個電站出力系數(shù)；為第i個電站在第t時段發(fā)電流量（）；為第i個電站在第t時段平均發(fā)電凈水頭（）；為年內(nèi)計算總時段數(shù)（計算時段為月，=12）；為梯級電站總數(shù)；一）目標(biāo)函數(shù)第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度一、優(yōu)化模型（1）梯級電站年內(nèi)出力最小的36（2）梯級電站年發(fā)電收益最大或年發(fā)電量最大。目標(biāo)Ⅱ：

（8-2）第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度為梯級電站年發(fā)電量；為第t時段電價。當(dāng)＝1時，目標(biāo)函數(shù)為發(fā)電量最大；當(dāng)≠1時，目標(biāo)函數(shù)則為發(fā)電收益最大化；為第t時段小時數(shù)。（2）梯級電站年發(fā)電收益最大或年發(fā)電量最大。第五節(jié)水庫優(yōu)化37（1）水量平衡約束

（8-3）第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度二）約束條件（2）水庫蓄水量約束（8-4）為第個電站第時段末水庫蓄水量（）；為第個電站第時段初水庫蓄水量（）；為第個電站第時段入庫流量（）；為第個電站第時段棄水流量（）；為計算時段長度（）。為第個電站第時段應(yīng)保證的水庫最小蓄水量（）；為第個電站第時段的水庫蓄水量（）；為第個電站第時段允許的水庫最大蓄水量（，通常是基于水庫安全方面考慮的，如汛期防洪限制等）。（1）水量平衡約束第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度二）約束條件（38（3）水庫下泄流量約束（8-5）

（8-6）第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度（5）非負(fù)條件約束上述所有變量均為非負(fù)變量（≥0）。為第個電站第時段應(yīng)保證的最小下泄流量（）；為第個電站第時段最大允許下泄流量（）。（4）電站出力約束（8-7）為第個電站的允許的最小出力（，取決于水輪機(jī)的種類與特性）；為第個電站的裝機(jī)容量（）。（3）水庫下泄流量約束第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度（5）非負(fù)條件約束39二、模型求解第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度該系統(tǒng)采用動態(tài)規(guī)劃方法求解。一）動態(tài)規(guī)劃原理動態(tài)規(guī)劃的基本思想是貝爾曼的最優(yōu)化原理，即“作為整個過程的最優(yōu)策略應(yīng)具有這樣的性質(zhì)：無論過去的狀態(tài)和決策如何，對面臨的決策所形成的狀態(tài)而言，余留的諸決策必須構(gòu)成最優(yōu)策略”。二、模型求解第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度該系統(tǒng)采用動態(tài)規(guī)劃方法求解。40階段：根據(jù)時間或空間的特性，恰當(dāng)?shù)匕阉蠼鈫栴}的過程分為若干個相互聯(lián)系的部分，每個部分就稱為一個階段。狀態(tài)：是指某階段過程演變時可能的初始位置。決策：當(dāng)某個階段狀態(tài)給定以后，從該狀態(tài)轉(zhuǎn)移到下一個階段某狀態(tài)的選擇。狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程：若在某個階段給定狀態(tài)變量如階段的決策一經(jīng)確定，則下一階段的狀態(tài)變量也就完全確定。約束條件：問題為達(dá)到目標(biāo)而應(yīng)受到的各種限制條件。階段收益：是指系統(tǒng)過程的某一階段收益。目標(biāo)函數(shù)：用來衡量所實現(xiàn)過程的優(yōu)劣程度的一種數(shù)量指標(biāo)。遞推方程：實現(xiàn)目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)的計算方程。第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度二）模型結(jié)構(gòu)階段：根據(jù)時間或空間的特性，恰當(dāng)?shù)匕阉蠼鈫栴}的過程分為若41第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度三）水電站優(yōu)化調(diào)度的動態(tài)規(guī)劃法對于具有長期調(diào)節(jié)性能的水電站水庫，其水庫運行調(diào)度是一個典型的多階段決策過程，可以按照下列系統(tǒng)概化思路進(jìn)行處理：階段與階段變量狀態(tài)變量決策變量列出狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程建立效益函數(shù)與目標(biāo)函數(shù)建立水電站水庫最優(yōu)調(diào)度的遞推方程明確約束條件

第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度三）水電站優(yōu)化調(diào)度的動態(tài)規(guī)劃法42第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度12123ttt+1T－1Z2TTT+1T－1Z1Z3ZtZt+1ZT+1ZTZT－1狀態(tài)Z階段B*t(Zt)B*t+1(Zt+1)Bt(Zt,Qt)圖8-8多階段決策逆序遞推過程圖第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度12123ttt+1T－1Z2TTT+143第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度(12)(14)(10)(27)(26)(17)(44)(43)(33)(62)(58)(43)(83)第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度(12)(14)(10)(27)(26)44第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度用動態(tài)規(guī)劃求解水電站水庫優(yōu)化調(diào)度問題，相比其它優(yōu)化方法，有下述優(yōu)點：（1）易于求出全局最優(yōu)解。（2）能得到一族解，有利于分析結(jié)果。（3）能利用經(jīng)驗，提高求解的效率。四）動態(tài)規(guī)劃的優(yōu)越性第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度用動態(tài)規(guī)劃求解水電站水庫優(yōu)化45思考題：為什么水庫調(diào)度圖兩階段間有些離散點間沒有階段效益值，即不可行調(diào)度線，如何判定不可行調(diào)度線？第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度思考題：為什么水庫調(diào)度圖兩階段間有些離散點間沒有階段效益值，46拓展：1）水庫優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域引入許多新的優(yōu)化算法包括，遺傳算法、褪火算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、蟻群算法、微粒群算法等等。2）風(fēng)險調(diào)度，基于徑流不確定性和電價不確定性的水庫調(diào)度，引入風(fēng)險理論，實施風(fēng)險調(diào)度。3）水庫優(yōu)化調(diào)度決策支持系統(tǒng)，基于計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代優(yōu)化決策理論構(gòu)建的輔助決策支持系統(tǒng)。第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度拓展：第五節(jié)水庫優(yōu)化調(diào)度47以二灘水電站為例進(jìn)行詳細(xì)地說明。二灘水電站優(yōu)化運行管理以二灘水電站為例進(jìn)行詳細(xì)地說明。二灘水電站優(yōu)化運行管理48二灘競價上網(wǎng)面對兩大問題報價交易流程主要目標(biāo)技術(shù)路線和各個子系統(tǒng)

①徑流預(yù)報②合約電量（月）滾動計劃生產(chǎn)③月交易電量優(yōu)化④邊際電價預(yù)測系統(tǒng)集成二灘水電站優(yōu)化運行管理二灘競價上網(wǎng)面對兩大問題二灘水電站優(yōu)化運行管理49電價電量年度、月度電價日前電價（96點）年度、月度電量日前電量（96點）1.二灘競價上網(wǎng)面對兩大問題報什么?二灘水電站優(yōu)化運行管理電價電量年度、月度電價日前電價（96點）年度、月度電量日前電50長期（年、月流量測）電力市場電廠供>求供<求電量電價固定成本+利稅期貨電價變動成本+利稅現(xiàn)貨電價（96點）日前（日流量預(yù)測）水庫優(yōu)化調(diào)度長期電量日電量優(yōu)化日交易電量報多少？二灘水電站優(yōu)化運行管理長期電力市場電廠供>求供<求電量電價固定成本+利51年負(fù)荷歷史代表年內(nèi)分配月電量電價競標(biāo)日電量電價競標(biāo)收電費月流量滾動預(yù)測月負(fù)荷日負(fù)荷邊際電價預(yù)測96點報價日流量預(yù)測年電量電價競標(biāo)年來水趨勢預(yù)測月流量過程預(yù)測2.報價、交易流程二灘水電站優(yōu)化運行管理年負(fù)荷歷史代表年內(nèi)分配月電量日電量電價收電費月流量滾動預(yù)測月523.主要目標(biāo)研究課題徑流預(yù)測96點邊際電價預(yù)測交易電量優(yōu)化計劃日內(nèi)96點電量最佳分配年內(nèi)余留期逐月分配年、月過程日（預(yù)見期1－3天）二灘水電站優(yōu)化運行管理3.主要目標(biāo)研究課題徑流預(yù)測96點邊際電價預(yù)測交易電量優(yōu)53建立二灘徑流、邊際電價預(yù)測和電量交易優(yōu)化決策支持系統(tǒng)決策:在考慮有關(guān)約束條件下，使年內(nèi)逐月發(fā)電計劃、日內(nèi)96點電量分配最優(yōu)化，最終使年發(fā)電的收入達(dá)到最大化。預(yù)測月流量檢驗合格率日流量檢驗合格率枯期：90％以上豐平期：70％以上預(yù)見期1天：95％以上預(yù)見期2天：80％以上預(yù)見期3天：70％以上二灘水電站優(yōu)化運行管理建立二灘徑流、邊際電價預(yù)測和電量交易優(yōu)化決策支持系統(tǒng)決策:在544.技術(shù)路線和各個子系統(tǒng)徑流預(yù)測合約電量優(yōu)化日交易電量優(yōu)化邊際電價預(yù)測二灘水電站優(yōu)化運行管理4.技術(shù)路線和各個子系統(tǒng)徑流預(yù)測合約電量優(yōu)化日交易電量優(yōu)55①徑流預(yù)測途徑方法徑流徑流（中長期）上游下游（短期）氣象降水等徑流統(tǒng)計預(yù)報天氣學(xué)方法氣象預(yù)報單因素預(yù)報（時間序列）多因素綜合預(yù)報（氣溫、副高、海溫、太陽黑子徑流）二灘水電站優(yōu)化運行管理①徑流預(yù)測途徑方法徑流徑流（中長期）上游下游（短期）氣象徑56運用徑流時間序列預(yù)測預(yù)測模型年月日最近鄰抽樣最近鄰抽樣人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)門限回歸人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分期平穩(wěn)自回歸最近鄰抽樣季節(jié)性自回歸人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)二灘水電站優(yōu)化運行管理運用徑流時間序列預(yù)測預(yù)測模型年月日最近鄰抽樣最近鄰抽樣人工神57二灘水電站月平均流量預(yù)測效果評定和檢驗表（%）二灘水電站優(yōu)化運行管理二灘水電站月平均流量預(yù)測效果評定和檢驗表（%）二灘水電站優(yōu)58二灘水電站旬平均流量預(yù)測效果評定和檢驗表（%）二灘水電站優(yōu)化運行管理二灘水電站旬平均流量預(yù)測效果評定和檢驗表（%）二灘水電站優(yōu)59枯期總量預(yù)測效果評定與檢驗表（%）二灘水電站優(yōu)化運行管理枯期總量預(yù)測效果評定與檢驗表（%）二灘水電站優(yōu)化運行管理60二灘水電站3月份預(yù)測流量與實況比較圖二灘水電站優(yōu)化運行管理二灘水電站3月份預(yù)測流量與實況比較圖二灘水電站優(yōu)化運行管理61二灘水電站10月份預(yù)測流量與實況比較圖二灘水電站優(yōu)化運行管理二灘水電站10月份預(yù)測流量與實況比較圖二灘水電站優(yōu)化運行管理62二灘水電站枯水期（11－5月）流量總量預(yù)測成果圖二灘水電站優(yōu)化運行管理二灘水電站枯水期（11－5月）流量總量預(yù)測成果圖二灘水電站優(yōu)63二灘水電站5月上旬預(yù)測流量與實況比較圖二灘水電站優(yōu)化運行管理二灘水電站5月上旬預(yù)測流量與實況比較圖二灘水電站優(yōu)化運行管理64二灘水電站12月下旬預(yù)測流量與實況比較圖二灘水電站優(yōu)化運行管理二灘水電站12月下旬預(yù)測流量與實況比較圖二灘水電站優(yōu)化運行管65最近鄰抽樣回歸模型對枯水年預(yù)測成果二灘水電站優(yōu)化運行管理最近鄰抽樣回歸模型對枯水年預(yù)測成果二灘水電站優(yōu)化運行管理66分期平穩(wěn)自回歸模型對枯水年預(yù)測成果二灘水電站優(yōu)化運行管理分期平穩(wěn)自回歸模型對枯水年預(yù)測成果二灘水電站優(yōu)化運行管理67人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對枯水年預(yù)測成果二灘水電站優(yōu)化運行管理人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對枯水年預(yù)測成果二灘水電站優(yōu)化運行管理68季節(jié)性自回歸模型對枯水年預(yù)測成果二灘水電站優(yōu)化運行管理季節(jié)性自回歸模型對枯水年預(yù)測成果二灘水電站優(yōu)化運行管理69各模型對檢驗典型年份預(yù)測的評定精度結(jié)果表（%）分期平穩(wěn)自回歸模型

季節(jié)性自回歸模型最近鄰抽樣回歸模型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型豐水年（1999）

96.599.597.897.5平水年（1996）98.498.697.598.4枯水年（2002）99.299.798.998.9典型年模型精度二灘水電站優(yōu)化運行管理各模型對檢驗典型年份預(yù)測的評定精度結(jié)果表（%）分期平穩(wěn)季節(jié)性701996—2002分期平穩(wěn)自回歸模型日徑流過程預(yù)測檢驗成果表（%）汛前枯期（1月－3月）

過渡期（4月－5月）汛期（6月－10月）汛后枯期（11月－12月）一天

98.997.896.999.3兩天99.4

87.8

80.999.3

三天98.6

79.6

69.7

99.1

預(yù)見期分期合格率二灘水電站優(yōu)化運行管理1996—2002分期平穩(wěn)自回歸模型