水库调度图优化研究

水库调度图优化研究 () 文章编号 :167128844 2004032005203 水 库 调 度 图 优 化 研究 1 1 2 1张 铭, 王丽萍,安有贵, 纪昌明 (1 . 武汉大学水资源与水电 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 科学国家重点实验室 , 湖北 武汉 430072 ; )2 . 长江水利委员会设计院 ,湖北 武汉 430010 摘要 :应用动态规划法 ,结合具体实际 ,建立相应的数学模型 ,对水库调度图进行优化 . 以隔河岩水库为例 ,在满 足系统运行可靠性要求和各种约束条件下 ,迭代计算确定出水库优化调度图 ;并求得在优化调度图下水库运行 各种参数和动能指标 . 通过指标对比 ,验证了模型和算法的有效性和可行性 ,具有生产应用价值 . 关键词 :调度图 ;逐次逼近动态规划法 ;计算精度 ;经济效益 中图分类号 : TV 72文献标识码 :A Optimizing study on reservoir operation chart 1 1 2 1ZHAN G Ming,WAN G Li2ping,AN Yo u2gui,J I Chang2ming (1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science , Wuhan University ,Wuhan 430072 , China ; )2 . Design Instit ute , Changjiang Water Resources Co mmissio n , Wuhan 430010 , China Abstract : By applying t he dynamic p ro gramming algo rit hm and co mbing t he p ractice , t his article set s up mat hematical mo del to op timize t he reservoir operatio n chart . Giving an example of Geheyan reservoir , f ulfill2 ing wit h t he system securit y requirement and every co nst raint co nditio n , t he article iteratively calculates and get s t he op timized reservoir operatio n chart . Every parameter and kinetic energy target mar k can be gained di2 rected by t he op timized reservoir operatio n chart . Thro ugh t he co mpariso n bet ween t he mar ks gained by t he o2 riginal and t he op timized operatio n chart , t his article illust rates t hat t he met ho d is valuable to imp rove t he benefit s of t he reservoir f unctio n in t he p ractice p ro ductio n . ( ) Key words : reservoir operatio n chart ; dynamic p ro gramming successive app ro ximatio ns D PSA; calculatio n p recisio n ; eco no mic benefit s 水电站水库的常规调度图无论对水电站的参 ,向上绘制加大出力线 、向下绘制降低出力线 . 条件 数确定还是对水电站水库长期运行的指导作用 ,都 上下基本调度线是电站发保证出力时水库运行的 1 边界条件. 库 水 位 处 在 上 基 本 调 度 线 上 时 发 保 具有非常重要的意义 . 常规调度图的绘制方法是 : 证出力反映了历时法保守的一面 ;库水位在下基本 从历史实测的径流资料中选出若干与电站设计保 调度线上时发保证出力则反映了历时法风险性的 证率相应的水文过程 ,以某些要求为约束 、以水库 一面. 由于历史实测水文资料的有限性 ,并不能完 特征水位为边界条件进行径流调节计算 ,得出与各 全反映流域水文特性的客观规律 ;因此利用有限的 水文过程相应的蓄水过程线 ,而后取其上下包线为 水文径流资料绘制的水库调度图有其局限性的一 上下基本调度线 ;再以上下基本调度线为基本边界 2 . 正是基于以上所述 ,设计研究单位和高等学 下其他两调度线对应的本时段标点值为上下限 ; 对 面 于限制出力线 , 其下限可以取为死水位 ; 而最高的 校的有关方面共同探讨对常规调度图进行优化的 ( ) 加大出力线上限可以取正常蓄水位 或汛限水位. 模型及方法 ,本文利用动态规划法 ,建立水库调度 线优化模型 ,以期在保证率不变的前提下 ,提高水 库的多年平均发电量和经济效益 . 1 思路和模型 3 ( ) 动态规划逐次逼近法 D PSA 法是求解多 维问题的有效方法之一 ,它的基本思想是把带有若 干个决策变量的问题分解成仅有一个决策变量的 若干个子问题 ,每个子问题比原来的总问题有较少 的状态变量 ,从而节省了计算工作量 ,便于计算机 求解. 在决策变量和状态变量相等的情况下 ,每一 个子问题只有一个状态变量. 逐次逼近法在建立优 化水库调度图模型中的思路如下 : 图 1 水库调度图及标点离散示意图 () 1阶段和阶段变量 对具有长期调节性能的 ( ) 4状态转移方程 在水库调度中 ,水量平衡方程水电站水库 , 将调度年 即为状态转移方程 : ( ) 按照月 或者旬分为 T 个阶段 , 以 t 代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 阶段变 ( )ΔV = V + Q - Q t t r , t t t +1量 , 则 t = 1 , 2 , ?, T . 相应的时刻 t , t + 1 为面临 3Δ式中 : Q为时段 t 的入库流量 ,m/ s ; t 为时段秒数. r , t时段 , 时刻 t + 1, T 为余留时段. 对年调节水库 , ( ) 5建立目标函数 按旬为时段计算 , 则一个调度期为 1 a ,分为 36 个 对当前调度线当前时段 i , 建立目标函数 : 时段 , 即 T = 36 . ( ) ( )n n )) ( ( max{ EZ , Z } ; 1 j = 1 , ?, m ; i i , j ( ) 2状态变量 该函数表示 , 寻求 m 个离散点分别对应的多 以每个时段水库蓄水量 V 为状态变量 , 并记 年平均发电量效益值中的最大值 , ( )n V 和 V 分别为时段 t 初 、末的蓄水状态 . t t + 1( 式中 : i = 1 , 2 , ?, 36 表示时段变量 ; EZ , i i , j ( n) ( ) ) 3决策变量 Z 表示第 j 个离散点对应的效益值 , 上标表示 ( n)对当前标点的第 n 次寻优 ; Z 表示在某个微增 i , j 用水库调度图指导水库运行时 , 水库的放水策 ( n) 量下对当前点第 n 次寻优时第 j 个标点值 ; Z 表 略是由时段初水库蓄水位按调度图指示值决定的 ; 示在对当前调度线在某个微增下进行第 n 次优化 ( 因此调度图上各调度线在时段初的取值 以下称为 时除当前标点外调度图上其他所有标点值. ) 标点值 , 其对应的位置称为标点是影响水库运行 约束条件为 策略的关键 . 本文对调度线的优化就是通过对所有 下 上 ( ) Z? Z? Z? Z? Z2 i ii , maxi i , min这些标点的寻优实现的. 结合调度图实际 , 可取时 ( ) 0取原始调度线值为 Z . 水库调度图上有若干调度 i ( ) ? V ? V V 3 i , min i t , max 段初的标点值 Z 为决策变量 ; 对某一调度线而言 , 线 ,在优化调度图过程中 , 每条调度线的优化方法 ( ) P? P4 t yt( ) 时段 i 初在调度图标点值记为 Zi = 1 , 2 , ?, 36; i 是相同的 . 对面临时段 i , 采用离散微分的方法 , 迭 ( ) 5Q ? Q ? Q i , mintt , max( 0) ( ) Δ 代寻优 :在 Z 上下以等微增量 以 表示取等 i ( )6 η ? P ( ) 量离散点 本文各取 3 个 , 如图 1, 以这些离散点 : Z为水库死水位或综合利用要求的最低水 式中 t , min分别替代当前已知的标点值 , 按调度规则求得各自 上 下 位 ; Z为正常蓄水位或防洪限制水位 ; Z , Z 分 t , maxi i Δ 对应的效益值 ;可先取较大的值 , 然后逐渐减小 ; 别表示当前标点对应的同时段位于当前调度线上下 考虑到要对多条调度线多次迭代寻优 , 因此在对某 调度线的标点值 ; V 为水库死库容或综合利用要 t , min 调度线当前标点寻优时 其取值以位于此调度线上 模型对其调度图进行优化 , 计算结果列于表 1 ; 数 求的最小库容 ; V 为正常蓄水位或防洪限制水位 t , max 所相 应 的 水 库 容 积 ; P为 水 电 站 的 预 想 出 力 ; 据说明本文所做的探讨具有实际生产意义. yt 表 1 模拟运行结果表 Q, Q分别为水轮机允许的最小流量和水轮 t , min t , max 指标 原调度图 优化调度图 机的最大过水能力 ; p 为给定设计保证率. 8 29 . 85 30 . 35 多年平均发电量/ 10kWh ?在程序中采用惩罚算法 , 如果保证率小于给定 108 . 95 111 . 4 平均水头/ m 年平均弃水量值 p , 则对效益进行惩罚 ; 因此 , 对目标函数也可以 8 3 1 036 . 21 932 . 7 / 10m水量利用率/ % 这样表达 : ( )( ) n n ( ) εmax{ EZ , Z - M} i i , j 92 . 57 93 . 67 保证率/ % ε式中 : M 为惩罚因子 ;为惩罚系数 , 当保证率大 96 . 57 95 4 保证出力/ 10kW 于等于设定保证率时取 0 , 否则取 1 . 18 18 2 、图 3 分别为原调度图和优化调度图 ,从 图 2 模型求解 下至上的系列调度线分别为 : 下基本调度线 、上基 取水库调度图各阶段各调度线标点值为初始 本调度线 、加大出力线. ( ) 0决策 , 表示为 Z ; 对当前调度线的优化过程如下 : 第一步 :固定其他调度线和当前调度线除当前 标点 Δ 以外的其他标点 , 对当前点按 在上下分别 取 3 ( ) 个离散点 , 如图 1, 其中任一点和其他所有固 定点构成新的调度图 , 对多年流量资料分别进行目 标函 数效益计算 , 取其中最大的一点作为优化后的 ( )( )( )1 1 1 当前调度线当前时段的标点值 ; ε( - M} E ) = max{ EZ , Z i i , j i )( ( )7 j = 1 , ?, m ( )( )1 1 ( )Z ( ) 8 = ZE i i i ( ) 式 7表示在 m 个离散点中找到最大效益点 ; ( ) 式 8表示最大效益点对应的标点值. 第二步 :对下一个点进行优化. 固定上步求得 的优化解和其他所有点 ,按同样的方法求得优化解. 图 2 原始调度图 第三步 :按同样的方法求得当前调度线所有标 点的优化解 ;并 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 最后优化点对应的目标函数值 ()1 E. 36 Δ 第四步 :减小,对当前调度线进行迭代寻优 , Δ 直到小于某个精度 , 结束迭代 ; 将最后各点的标 值作为当前调度线的第一轮求得的优化值. 按自下而上的顺序 , 按照同样的方法 , 对其他 调度线进行优化 ; 当 完 成 最 后 一 条 调 度 线 的 优 化 后 ,则完成整个调度图第一轮寻优 , 记录第一轮的 ( ) 1 最优化效益值 重复上面的过程 , 对调度图在 E . 上轮优化的基础上依次进行多轮次迭代寻优 , 直到 ( n + 1) ( 前后两次效益值相对误差满足某个精度 E - ( ) ( ) n n) δE E ?, 整个迭代程序结束. / 3 实例研究 图 3 优化调度图 ()下转第 13 页 本文以长江上游隔河岩水库为例 按本文所建 况下的衬砌体上的最大拉应力值来看 ,无论是 T21 加固. () 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 还是 T22 方案 ,对应工况的最大拉应力数值相 3施加锚杆对于围岩的变形 、屈服区等有较 等或非常接近 ,说明后期的混凝土衬砌应力受锚杆 显著的影响. 较早施加锚杆 ,锚杆的应力较大 ,但 施加的时间影响很小 . 围岩变形和屈服区较小 ,相反 ,较晚施加锚杆 ,则锚 杆和喷混凝土中的应力较小 ,但围岩屈服区和变形 就几种工况而言 ,在灌浆和检修工况情况下 , 衬砌体内部的拉应力不大 ,而在持久和偶然工况中 则较大. () 拉应力达到最大 ,因此对于衬砌体而言 ,持久和偶 4在后期进行混凝土衬砌后 ,由于在衬砌计 算中不考虑开挖应力释放荷载 ,锚杆的施加时间对 然工况起到控制作用 . 5 结 论 于衬砌的影响很小 ,可以忽略不计. 回填灌浆对衬 通过上述计算分析可以得出如下结论 : 砌体及围岩影响很小 ,检修工况对围岩而言是控制 () 1开挖支护阶段 ,围岩以垂直位移为主 ,在 性工况 ,而持久工况和偶然工况则对于衬砌体而言 洞腰位置靠近山体一侧的位移大于靠近山坡一侧 是控制性工况 . 1 DL 507721997 ,中华人民共和国电力行业 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 S . 的围岩位移 . 在岔角处的岩体受三维变形 ,位移为 参考文献 : 2 Pande N , Xio ng W L . An imp roved multi2laminate 最大 ,在断层和九级滩页岩位置由于岩性较软 ,位 model of jointed rock mass A . In : Int . S ymp . Nu2 移也比较大 . merical models in geo mechanicsC . Zurich ,1982 . 3 Sharma K G , Pande G N . Stability of rock masses rein2 () 2在开挖释放荷载作用下 ,岩体产生屈服 , forced by passive f ully2grouted rock bolt s J . Int . J . 屈服区主要集中 在 岔 角 部 位 的 岩 体 、断 层 周 围 岩 ( ) Rock Mech. And Geo mech. Abst r . 1988 , 25 5 : 2732 体 、主洞和岔洞交 岔 位 置 靠 近 山 体 一 侧 的 洞 腰 部 285 . 位 ,页岩两侧洞腰 ,以靠近山体一侧为主 . 其中岔 角部位岩体整体屈服 ,要特别注意对该部位岩体的 ()上接第 7 页 参考文献 : 4 结 论 1 李钰心 . 水电站经济运行 M . 北京 : 中国电力出版 社 ,1999 . 本文运用 D PSA 逐次逼近动态法对水库调度 2 叶秉如 . 水利计算及水资源规划 M . 北京 : 水利电 图进行优化 ,以期在满足保证率要求前提下提高水 力出版社 ,1995 . 库的多年平均发 电 量. 通 过 以 隔 河 岩 水 库 为 例 计 北京 : 清华大学出版 3 “运筹学编写”组 . 运筹学 M . 算 ,提高效益显著 . 说明本文所做的研究对实际生 社 ,1987 . 产有意义 . file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt df机及ov及ojxlkvjlkxcmvkmxclkjlk;jsdfljklem,.xmv/.,mzxlkjvolfdjiojvkldf file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56