雷源 潘永旗 武新宇 羅錫斌 劉本希 程春田

摘要：對于調(diào)節(jié)能力較弱的水電站，汛期水庫水位在月內(nèi)變幅較大，常規(guī)的以月或旬為計(jì)算時(shí)段的水位控制方式難以滾動(dòng)調(diào)整實(shí)時(shí)調(diào)度過程。為使實(shí)時(shí)調(diào)度能根據(jù)水位控制規(guī)則合理確定月內(nèi)下泄流量，在保證防洪安全的前提下提高綜合效益，提出了一種綜合考慮發(fā)電、棄水、調(diào)峰的多目標(biāo)日水位控制方法，即引入最大不棄水概率描述多種來水情景，以水庫水位上限反推在不同來水情景下不棄水的最高日水位控制過程，從其中優(yōu)選符合調(diào)度目標(biāo)的日水位控制過程，并以重慶市江口水電站為例進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明：采用該方法根據(jù)不同日水位控制過程進(jìn)行模擬調(diào)度可以得到滿足不同調(diào)度要求的日水位控制結(jié)果，表明當(dāng)水電站在不同時(shí)期其調(diào)度目標(biāo)發(fā)生變化時(shí)，該方法能夠生成適用于多種調(diào)度要求的日水位控制過程，可以有效指導(dǎo)實(shí)際調(diào)度操作。

關(guān) 鍵 詞：水電系統(tǒng); 日水位控制; 水庫調(diào)度; 多目標(biāo); 不棄水概率; 江口水電站

中圖法分類號： TV697

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2022.05.036

0 引 言

水電站調(diào)度規(guī)則是指導(dǎo)水電站調(diào)度的重要理論依據(jù)[1]，調(diào)度規(guī)則優(yōu)化方法包括確定性優(yōu)化方法[2]、顯隨機(jī)優(yōu)化方法[3]和隱隨機(jī)優(yōu)化方法[4]等，規(guī)則形式包括調(diào)度圖[5]、調(diào)度函數(shù)[6]、庫水位控制方式等。其中，水庫水位控制方式與水電站綜合效益密切相關(guān)，是影響調(diào)度結(jié)果的重要因素之一。通過調(diào)度規(guī)則控制水庫水位變化過程，在保證庫區(qū)及下游防洪安全的前提下，提高水電站經(jīng)濟(jì)效益，對提高水電能源的利用率、減輕調(diào)度人員工作復(fù)雜度和響應(yīng)電網(wǎng)不同調(diào)度任務(wù)都有著重要的現(xiàn)實(shí)意義[7-8]。

近年來，由于中國水電站面臨著水庫群聯(lián)合調(diào)度、多能互補(bǔ)調(diào)度等復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，采用庫控制水位的方法來進(jìn)行當(dāng)前與長遠(yuǎn)調(diào)度效益、發(fā)電量與控制棄水風(fēng)險(xiǎn)之間的協(xié)調(diào)，成為很多水電站的重要運(yùn)行方式[9]。國內(nèi)外學(xué)者面向不同的調(diào)度需求，采用多種方法進(jìn)行了水電站水位控制規(guī)則的研究。Turgeon[10]和Wang[11]分別采用ORT和NSCA求解多個(gè)水電站的最優(yōu)水位運(yùn)行軌跡;張雙虎等[12]基于決策樹技術(shù)構(gòu)建了多年調(diào)節(jié)水庫的發(fā)電量最大模型，對烏江上游梯級年末消落水位進(jìn)行了研究;張睿等[13]以發(fā)電量最大和棄水最小為目標(biāo)，研究了溪洛渡和向家壩兩座水電站不同消落深度對金沙江梯級運(yùn)行的影響，提出了在枯期分旬控制消落的方案;張粒子等[14]構(gòu)建了跨年隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度模型，第1年來水以確定性描述，第2年來水以不確定性描述，采用Benders分解策略確定多年調(diào)節(jié)水庫年末水位，并與混合整數(shù)線性規(guī)劃方法進(jìn)行對比分析;王金龍等[15]分析多年調(diào)節(jié)水庫年發(fā)電量和年末蓄能關(guān)系，采用改進(jìn)逐步優(yōu)化算法求解年末最優(yōu)水位;李基棟等[16]以雅礱江下游梯級水庫為例，在不同來水頻率下分別研究了單庫和梯級水庫的水位控制方式;曹瑞等[17]引入“基尼系數(shù)”，兼顧梯級蓄能消落均衡和發(fā)電量最大目標(biāo)優(yōu)選多來水情景下梯級水庫汛前消落控制方式;夏致遠(yuǎn)等[18]構(gòu)建了年末消落水位優(yōu)選專家系統(tǒng)總體框架，提出多年調(diào)節(jié)水庫的消落水位優(yōu)選方法;蔣志強(qiáng)等[19]利用多維動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，對比分析了3種不同的多年調(diào)節(jié)水庫年末消落水庫控制方法，并提出一套最佳水位控制方法。

但是目前，關(guān)于水電站水位控制方式的成果在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些不足，主要表現(xiàn)在：

（1） 已有研究主要以多年調(diào)節(jié)、年調(diào)節(jié)水電站為研究對象，以月、旬為控制時(shí)段，對于調(diào)節(jié)能力相對較差的季調(diào)節(jié)水電站，其庫水位在月內(nèi)波動(dòng)大，汛期可能出現(xiàn)集中棄水，采用月、旬時(shí)段的水位控制方式不足以對實(shí)際調(diào)度提供充分的指導(dǎo)。

（2） 缺乏適用于全年各時(shí)段的水位控制規(guī)則。目前研究多聚焦于推求關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)（如汛前、汛后、年末等）的水位控制方式，在整個(gè)調(diào)節(jié)周期內(nèi)各時(shí)段水位應(yīng)如何控制還并不明確。

（3） 已有研究多以發(fā)電量最大為目標(biāo)構(gòu)建單目標(biāo)模型進(jìn)行求解，對于水電站的調(diào)峰需求，部分研究以最小出力的形式加入到約束條件當(dāng)中處理，并未充分考慮電網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷調(diào)節(jié)要求。

本文以重慶市江口水電站日水位控制問題為背景，提出了一種考慮單一水電站在多種情景來水下的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方法。該方法引入了最大不棄水概率，結(jié)合不同時(shí)間尺度描述未來一段時(shí)間可能出現(xiàn)的多種來水情景組合，生成日水位控制過程可行解集，并根據(jù)調(diào)度目標(biāo)從中提取最優(yōu)解。

1 日水位控制優(yōu)化模型

實(shí)時(shí)調(diào)度過程應(yīng)根據(jù)當(dāng)前庫水位、歷史來水及預(yù)測來水情況，參考水位控制過程，進(jìn)行滾動(dòng)優(yōu)化調(diào)整，特別是當(dāng)汛期來水波動(dòng)較大時(shí)，應(yīng)合理確定下泄流量，在不影響庫區(qū)及下游防洪安全的基礎(chǔ)上盡可能滿足實(shí)際調(diào)度要求。

水電站實(shí)際調(diào)度要求往往需要站在多方面角度統(tǒng)籌考慮，是一個(gè)典型的多目標(biāo)優(yōu)化問題。站在水電站角度上，通常需要在減少棄水的同時(shí)盡可能提高發(fā)電量，獲得最大的發(fā)電效益。站在電網(wǎng)角度，響應(yīng)電網(wǎng)的調(diào)峰需求勢必要求水電站考慮到系統(tǒng)電力電量平衡問題，不能一味追求發(fā)電效益。因此，實(shí)用的日水位控制模型需要綜合考慮不同方面的需求，權(quán)衡把握好各目標(biāo)之間的關(guān)系。

1.1 目標(biāo)函數(shù)

（1） 發(fā)電量最大。

G1=maxTt=1（ptΔt）（1）

式中：G1為調(diào)度期內(nèi)的最大發(fā)電量;T為計(jì)算周期，這里考慮以1 a為控制期，以日為時(shí)段;pt為水電站在第t時(shí)段的出力;Δt為第t時(shí)段的小時(shí)數(shù)。

（2） 棄水量最小。

G2=minTt=1（QdtΔt）（2）

式中：G2為最小棄水量;Qdt為水電站第t時(shí)段的棄水流量;Δt為第t時(shí)段的秒數(shù)。

（3） 剩余負(fù)荷均方差最小。

G3=min1TTt=1（Ct-pt）2（3）

式中：G3為最小剩余負(fù)荷均方差;Ct表示第t時(shí)段的系統(tǒng)負(fù)荷。

本文考慮發(fā)電量最大、棄水量最小、剩余負(fù)荷均方差最小3個(gè)目標(biāo)，通過在不同情況下對目標(biāo)優(yōu)先級進(jìn)行排序，確定各目標(biāo)的權(quán)重組合值，采用相對隸屬度的模糊優(yōu)選方法[20]，將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題，轉(zhuǎn)換后的目標(biāo)函數(shù)如式（4）所示。

maxF（w1，w2，w3）=1+Ii=1wi（1-ri，j）2Ii=1（wiri，j）2-1（4）

式中：wi為目標(biāo)i的權(quán)重;ri，j為可行解j目標(biāo)i的相對優(yōu)屬度，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)值越大越優(yōu)時(shí)，ri，j=Gi，j-GiGi-Gi，當(dāng)目標(biāo)函數(shù)值越小越優(yōu)時(shí)，ri，j=Gi-Gi，jGi-Gi;Gi，j、Gi、Gi分別為可行解j目標(biāo)i的函數(shù)值以及可行解集中目標(biāo)i函數(shù)值的最大、最小值。

1.2 約束條件

（1） 水位約束?？刂破趦?nèi)每個(gè)時(shí)段水庫上游水位應(yīng)滿足：

Zt≤Zt≤Zt（5）

式中：Zt、Zt、Zt為水電站第t時(shí)段的水位及其上、下限，m。

（2） 電站出力約束?？刂破趦?nèi)各個(gè)時(shí)段電站出力應(yīng)該滿足：

pt≤pt≤pt（6）

式中：pt、pt、pt為水電站第t時(shí)段的出力及其上、下限，MW。

（3） 庫容約束?？刂破趦?nèi)每個(gè)時(shí)段的水庫庫容應(yīng)該滿足：

Vt≤Vt≤Vt（7）

式中：Vt、Vt、Vt為水電站第t時(shí)段末的庫容及其上、下限，億m3。

（4） 發(fā)電流量約束。各個(gè)時(shí)段的發(fā)電流量應(yīng)該滿足：

qt≤qt≤qt（8）

式中：qt、qt、qt為水電站第t時(shí)段的發(fā)電流量及其上、下限，m3/s。

（5） 水量平衡約束。各個(gè)時(shí)段應(yīng)該滿足水量平衡約束，即：

Vt+1=Vt+（Qt-qt-Qdt）Δt（9）

式中：Vt和Vt+1分別表示t時(shí)段的初末水位對應(yīng)的庫容;Qt為t時(shí)段入庫流量，m3/s。

（6） 泄流量約束。各個(gè)時(shí)段的下泄流量應(yīng)該滿足：

Q′t≤Q′t≤Q′t（10）

Q′t=qt+Qdt（11）

式中：Q′t、Q′t、Q′t為水電站第t時(shí)段的下泄流量及其上下限，m3/s。

2 求解方法

2.1 多情景來水描述

在缺少徑流預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)的情況下，考慮來水不確定性問題是研究工作中最基本，也是最重要的部分。長期優(yōu)化調(diào)度問題中可以用歷史資料進(jìn)行處理，繪制水庫歷史流量頻率曲線，經(jīng)均勻離散后得到多種對應(yīng)不同頻率的來水過程。這類歷史數(shù)據(jù)以月尺度居多，而對于日尺度的流量數(shù)據(jù)很難用同樣的方法處理，其原因是：① 水電站的月度流量數(shù)據(jù)可能長達(dá)幾十年，而中小型水電站往往只有幾年的日流量數(shù)據(jù)，達(dá)不到長系列的標(biāo)準(zhǔn);② 日流量數(shù)據(jù)的不確定性遠(yuǎn)高于月流量數(shù)據(jù)，所以研究日水位控制過程需要更大的流量樣本容量。

為計(jì)算方便，假定相鄰2 d的來水流量為相互獨(dú)立的隨機(jī)變量，選擇某一天在N年歷史資料同期前后共30 d中的任意一天的流量作為這一天可能的來水情況，即在日水位控制過程中，每一天的來水都有30N種不同的情況。比如2月1日的來水情況可能是歷史資料中所有1月17日至2月15日的任意一天的來水情況。獲取來水資料原理如圖1所示。

按照水文頻率分析方法，對30N種來水情況從大到小進(jìn)行排序，可得到不同頻率下的來水狀態(tài)。同理，對于連續(xù)多天的來水情況也可類似得到排序后的不同頻率來水情景。

2.2 最大不棄水概率

水電站產(chǎn)生棄水的原因眾多，本文主要考慮在水電站遇到集中來水時(shí)由發(fā)電能力限制和最大庫容限制產(chǎn)生的棄水問題?，F(xiàn)有的研究通常以增加約束的方式加入棄水懲罰項(xiàng)來考慮，本文引入最大不棄水概率概念，定義為在某種水位控制規(guī)則下不產(chǎn)生棄水的最大可能性，公式如下：

P（W=Wk）≤1-kP（W>Wk）=0（12）

式中：P為不棄水概率;W為區(qū)間來水總量;Wk為來水頻率k下的來水總量。

考慮到來水的不確定性影響，水電站在多種來水條件下運(yùn)行方式各不相同，對應(yīng)不同的水庫水位過程。本文引入的最大不棄水概率與來水頻率表現(xiàn)為一一對應(yīng)的關(guān)系，即來水頻率為k情景下對應(yīng)水電站最大不棄水概率為1-k的水位控制過程。

由于可能存在集中來水、水電站系統(tǒng)檢修等情況，不能保證機(jī)組一直處于高負(fù)荷率發(fā)電狀態(tài)，故來水頻率為k的水位過程對應(yīng)的不棄水概率可能小于1-k;當(dāng)來水再增加時(shí)，若水電站水位過程不變繼續(xù)運(yùn)行，則一定產(chǎn)生棄水。

2.3 基于水位上限的日水位控制過程推求

在水電站調(diào)度運(yùn)行過程中，為產(chǎn)生更大的發(fā)電效益，庫水位應(yīng)盡量維持在比較高的位置。理論上當(dāng)水庫保持在水位上限運(yùn)行時(shí)，水電站充分利用高水頭，降低耗水率，使能量損失達(dá)到最小，同時(shí)可兼顧發(fā)電量最大的目標(biāo)。但考慮到防洪安全問題，也不能一味追求高水位運(yùn)行。

為得到發(fā)電效益盡可能大的水位過程，以減少棄水和保證電站安全為原則，考慮在一定時(shí)間預(yù)見期內(nèi)，水電站以全天24 h 80%負(fù)荷率運(yùn)行，時(shí)段末達(dá)到水庫水位上限時(shí)，則可由不同頻率來水、水庫水位上限和水電站出力上限，根據(jù)水量平衡方程反推時(shí)段初的水庫水位，即當(dāng)前來水條件下可能不產(chǎn)生棄水的最高水位，然后遍歷每個(gè)時(shí)段，可得到全年最高日水位變化過程。該過程即為水電站在不同來水頻率下不棄水的最高水位運(yùn)行方式。狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程如下：

Vt=Vt+T-t+Tt（Qt-qt）Δt（13）

式中：T為預(yù)見期，T=1，2，3，…，7;水庫水位可由水位-庫容關(guān)系曲線Zt=f（Vt）換算得到。

預(yù)見期確定了按照水位控制過程進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)度時(shí)可以保證多長時(shí)間不產(chǎn)生棄水，是影響求解結(jié)果精確程度的關(guān)鍵因素之一。預(yù)見期如果太長，遠(yuǎn)超一場洪水的持續(xù)時(shí)間，則會(huì)出現(xiàn)在預(yù)見期內(nèi)的某個(gè)區(qū)間產(chǎn)生棄水，而在總體平均值上無法觀測到棄水的現(xiàn)象;預(yù)見期如果太短，則計(jì)算結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際調(diào)度中可能會(huì)頻繁出現(xiàn)棄水，無法達(dá)到實(shí)際工程應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際調(diào)度操作希望水位可以適當(dāng)降低，能夠考慮到之后連續(xù)幾天不發(fā)生棄水的情況。特別是在日水位控制中，預(yù)見期不宜取太長，本文以1～7 d為預(yù)見期，即研究水庫在連續(xù)1～7 d不棄水的最高水位控制過程。

綜上，可以得到單個(gè)水電站在不同來水頻率條件下考慮連續(xù)幾天不棄水的水位過程的可行解集。對于不同頻率來水條件A1，A2，A3，…，Am和考慮不同時(shí)間尺度預(yù)見期B1，B2，B3，…，Bn的組合方式產(chǎn)生的水位控制過程有m×n種。

具體計(jì)算流程如下：

（1） 設(shè)考慮連續(xù)不棄水預(yù)見期T=1;

（2） 設(shè)計(jì)算時(shí)段數(shù)t=1;

（3） 獲取水電站在t時(shí)段考慮預(yù)見期內(nèi)不棄水情況的30N種來水序列;

（4） 將水電站在t時(shí)段按連續(xù)T天考慮的來水情況總?cè)霂炫判?，確定不同最大不棄水概率下的來水過程。設(shè)T天后水位達(dá)到上限，反推t時(shí)段初水位;

（5） 令t=t+1，重復(fù)步驟（3）～（4）直至t>tmax，得到預(yù)見期為T時(shí)不同不棄水概率下的日水位控制過程;

（6） 令T=T+1，重復(fù)步驟（2）～（5），分別得到預(yù)見期1～7 d時(shí)不同不棄水概率下的日水位控制過程。

2.4 日水位控制過程提取和應(yīng)用

為從水位控制過程可行解集中提取更合理有效的方案，分別對各可行解進(jìn)行模擬調(diào)度，用改進(jìn)后的目標(biāo)函數(shù)計(jì)算各可行解產(chǎn)生的綜合效益值，以此作為評價(jià)可行解優(yōu)劣性的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)不同的調(diào)度目標(biāo)，在水位過程可行解集中篩選目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)者作為該調(diào)度目標(biāo)下的水位控制過程。

具體求解過程如圖2所示。

由于來水過程的不確定性，實(shí)際調(diào)度過程幾乎不可能完全按照計(jì)算得到的水位控制過程來操作。對于日尺度水位控制過程而言，實(shí)際調(diào)度應(yīng)以計(jì)算得到的水位過程為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際來水情況和水電站生產(chǎn)運(yùn)行情況合理確定下泄流量，對水位過程進(jìn)行滾動(dòng)調(diào)整。

3 實(shí)例分析

3.1 工程背景

芙蓉江是烏江下游最大的支流，其流域末端的江口水電站裝機(jī)容量400 MW，具有季調(diào)節(jié)能力，是重慶市電網(wǎng)的主力電站之一。重慶市電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)水電站中，季調(diào)節(jié)以上且發(fā)電能力強(qiáng)的水電站只有烏江干流末端的彭水水電站和芙蓉江末端的江口水電站，而彭水水電站承擔(dān)防洪任務(wù)較重，在汛期調(diào)節(jié)能力十分有限，故掌握江口水電站的日水位控制方式對重慶市電網(wǎng)的正常平穩(wěn)運(yùn)行起到非常關(guān)鍵的作用。江口水電站特性參數(shù)如表1所列。

3.2 結(jié)果分析

為考慮來水不確定性的影響，現(xiàn)對江口水電站歷史來水資料均等劃分為5%，10%，15%，…，100%共20種不同來水頻率，分別考慮預(yù)見期1～7 d的水位控制方式，由此可得到140種水位控制過程。用不同的目標(biāo)函數(shù)權(quán)重組合來表示不同的調(diào)度目標(biāo)，在140種水位控制方式中選擇綜合效益最高的作為該目標(biāo)下的日水位控制規(guī)則。

此處將日水位控制過程解集中的所有可行解從預(yù)見期長度（1～7 d）和不棄水概率（來水頻率）2個(gè)維度進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知：江口水電站日水位控制過程有2個(gè)明顯的消落過程，分別為主汛期和秋雨期，在這2個(gè)時(shí)期來水明顯增多，為響應(yīng)減少棄水要求，水庫水位在汛前開始消落，在沒有棄水風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)段則保持高水位運(yùn)行。當(dāng)預(yù)見期相同時(shí)，不棄水概率高的水位控制過程相對較低，這是因?yàn)椴粭壦怕试礁咚贿^程相對應(yīng)的來水頻率越小，表現(xiàn)為在預(yù)見期范圍內(nèi)的總水量越大，為保證不發(fā)生棄水，需要適當(dāng)降低水位運(yùn)行。不棄水概率相同時(shí)，預(yù)見期長的水位控制過程更低。

本文針對發(fā)電、棄水和調(diào)峰3個(gè)目標(biāo)，給出多組權(quán)重組合，以江口水電站2014～2019年歷史入庫流量為來水條件，對可行解集中的所有水位控制過程進(jìn)行模擬調(diào)度。對于每種目標(biāo)權(quán)重組合，采用模糊優(yōu)選方法評價(jià)140種可行解的優(yōu)劣程度，篩選出綜合效益最大的水位控制過程。各種權(quán)重組合如表2所列，各組合模擬調(diào)度結(jié)果如表3所列，其中發(fā)電量和棄水量為6 a模擬調(diào)度結(jié)果總和。

由表2和表3可知，不同目標(biāo)權(quán)重組合下最優(yōu)水位控制過程的模擬調(diào)度結(jié)果差異很大。當(dāng)水電站只需考慮調(diào)峰目標(biāo)，沒有發(fā)電和減少棄水的需求時(shí)，可采用最大不棄水概率較小的水位過程，此時(shí)日水位控制過程線波動(dòng)比較小，可以較好的滿足均勻發(fā)電的調(diào)峰需求。對于考慮發(fā)電和棄水目標(biāo)的方案都優(yōu)先選擇最大不棄水概率較大的水位過程，證明減少棄水在一定程度上有利于增大發(fā)電量。

該方法對棄水量的區(qū)分度比較明顯，對發(fā)電量和調(diào)峰能力的區(qū)分度不大。可以通過調(diào)整不同目標(biāo)的權(quán)重組合控制目標(biāo)函數(shù)對不同目標(biāo)的敏感程度。圖4為設(shè)置不同調(diào)度目標(biāo)權(quán)重組合后生成的最優(yōu)日水位控制過程。

由圖4可得到以下結(jié)論：① 由于在枯水期和平水期基本沒有棄水風(fēng)險(xiǎn)，所有調(diào)度目標(biāo)的水庫水位都保持在正常高水位300 m，對于只關(guān)注調(diào)峰要求的日水位控制過程，因?yàn)椴豢紤]棄水因素，故全年都保持在最高水位。實(shí)際調(diào)度過程中需要考慮棄水因素，但也應(yīng)在此基礎(chǔ)上盡量保持高水位運(yùn)行。② 水庫水位受棄水風(fēng)險(xiǎn)影響變化明顯，對側(cè)重于減少棄水的調(diào)度目標(biāo)會(huì)預(yù)留更多的可用庫容。③ 水庫水位一般在4月底開始消落，到5月中旬左右在280～295 m上下穩(wěn)定一段時(shí)間，之后繼續(xù)消落，到6月下旬達(dá)到最低水位260～275 m左右，并在7月上旬開始蓄水，當(dāng)考慮棄水因素占比更大時(shí)會(huì)相對更早開始消落并且更晚開始蓄水。④ 不同調(diào)度目標(biāo)下的日水位控制過程各不相同，實(shí)際調(diào)度操作中可以選擇多種目標(biāo)并調(diào)整各目標(biāo)所占權(quán)重，比較選擇更滿足調(diào)度需求的日水位控制過程。

4 結(jié) 語

針對季調(diào)節(jié)水電站在汛期月內(nèi)水位波動(dòng)大的特點(diǎn)，本文提出了日尺度水位控制優(yōu)選方法。該方法通過構(gòu)建綜合考慮發(fā)電、棄水和調(diào)峰要求的多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，從多種不棄水概率的水位控制過程解集中優(yōu)選滿足目標(biāo)的日水位控制規(guī)則。實(shí)例結(jié)果表明：采用該方法由不同調(diào)度目標(biāo)生成的日水位控制過程可以滿足相應(yīng)的調(diào)度需求，同時(shí)能夠很好地捕捉季調(diào)節(jié)水電站在月尺度調(diào)度上難以觀測到的月內(nèi)棄水現(xiàn)象，有利于調(diào)節(jié)性能較差的水電站在短時(shí)間內(nèi)充分發(fā)揮各自的補(bǔ)償調(diào)節(jié)作用。在操作層面上，調(diào)度人員可以根據(jù)實(shí)際情況自行擬定調(diào)度目標(biāo)，由優(yōu)選方法得到相應(yīng)的最優(yōu)日水位控制過程，對保證季調(diào)節(jié)水電站安全平穩(wěn)運(yùn)行具有參考和指導(dǎo)作用。

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（編輯：謝玲嫻）

Multi-objective optimization method of daily water level control for seasonal regulating hydropower station：case of Jiangkou Hydropower Station in Chongqing City

LEI Yuan1，PAN Yongqi2，WU Xinyu1，LUO Xibin2，LIU Benxi1，CHENG Chuntian1

（1.Institute of Hydropower System& Hydroinformatics，Dalian University of Technology，Dalian 116024，China; 2.State Grid Chongqing Electric Power Company，Chongqing 400015，China）

Abstract：

For hydropower stations of weak regulation capacity that usually have large variation of reservoir levels in a month during the flood season，it is difficult to realize real time-update operating process by the conventional water level control method that takes month or ten days as the calculation period.In order to determine the intra-month discharge flow reasonably according to the water level control rules，and to improve the comprehensive efficiency while ensuring flood control safety，a multi-objective daily water level control method was proposed by integrating power generation，water abandonment and peak regulation.In the method，the maximum non-abandonment probability is introduced to describe various incoming water processes，and the upper limit of reservoir water level is used to invert the highest daily water level control process without abandonment under different incoming water scenarios.Finally，the daily water level control process that meets the operating objectives can be selected in the water level process set.Taking Jiangkou Hydropower Station in Chongqing City as an example for verification，the results show that the proposed method can give water level control processes that meet various dispatch requirements，indicating that the method can generate daily water level control processes suitable for various operating requirements when the operating objectives change at different times，thus it can effectively guide the actual scheduling operation.

Key words：

hydropower system;daily water level control;reservoir operating;multi-objective;non-abandonment probability;Jiangkou Hydropower Station