浅议最小弃水法在水库优化调度应用.pdfVIP

浅议最小弃水法在水库优化调度中的应用 刘伟民 (建阳市水利局，福建建阳354200) 摘要：水库调度是水库运行管理的中心环节。调度水平的高低直接影响着水库综合效益的发挥。本文以建阳市宸前电站 为例，提出了适用于水库实时优化调度需要的最小弃水法。该方法能够充分利用径流预报的结果，统筹兼顾，优化调度。 关键词：水库；调度；电站；应用 优化调度是水电站运行管理的中心环节，调度水平的高低直接影响着水电站效益的发挥，既是一个 高度复杂的多阶段、多层次、多目标的决策问题，也是国内外水利水电研究的热点和难点[1j。本文以建阳 市宸前电站为例，结合实际数据，研究应用最小弃水法在水库电站优化调度中的应用。 1 概况 建阳市宸前水电站是建阳境内崇阳溪下游的梯级电站，其坝址处集水面积5152km2。电站水库正常 250，最小发电水头6．8m。 电站坝址上游流域属亚热带季风性气候区。武夷山、仙霞岭、鹫峰山三大山脉位于本区的西北、东北 侧，它既能阻挡北方冷气流的南侵，又能挡东南面迎来的海洋暖气流，造成本区特殊的气候条件。全年气 期。造成本流域降水的主要天气系统是锋面雨和台风雨。多年平均年径流量64．01亿m3。 2最小弃水法 2．1概念 一 在水库调度过程当中，由于防洪水位或正常蓄水位的限制，使得库水位在某一段时间内不得超出某 一水位，这一水位在汛期称之为汛限水位，在非汛期称之为兴利水位。而根据实际运行调度规则，如果来 水流量较为丰富，并且库水位已经超出限制水位，将按指定的下泄流量放水，此时的下泄流量一般将会大 于水电站发电的引用流量，多出的部分并没有产生效益，只能白自的弃掉，这部分水量称之为弃水量【2]。 最小弃水法就是在调度期内(可将一次降水过程为一个调度期)，寻找合适的调度方案，在满足防洪、 灌溉、下游用水等条件下，在水库上游降水时，根据预测降水量的大小，估算可能产生的径流，提前适当腾 库发电，根据来水过程使水电站尽量在高水头下发电，提高水资源的利用率，并且使得弃水量在每次降水 径流时段内达到最小[3]3。这样一是节约了水资源，提高了水资源的利用率，二是间接的提高了水电站的 发电量，使水库调节效益达到最优。 2．2数学模型 2．2．1 目标函数 水库弃水量最小的目标函数为 r丁 Pl=min{lQd(t)dt 水库高水位发电的目标函数为 · · 23 Pz=瑚x{JoTH(t)dtl 式中：T为求解的时段长； H为发电水头； Qd为弃水量。 在求解过程中存在两个目标Pl和P2，它们之间的关系为在满足Pl的前提下求解P2的最优解【4】。 则最小弃水法目标函数如下： P=m戤{JoTH(t)dt}Imin¨oTQd(t)dt} 2．2．2约束条件 入库径流作为已知输入外，通常情况需要考虑已下几个方面约束。 2．2．2．1库容约束 V豳(t)≤V(t)≤vl嗽(t) 式中：vJ响(t)为t时刻水库最低限制水位； vl。(t)为t时刻水库最高限制水位； V(t)为t时刻水库库容。 一 若出现v(t)V一(t)，则认为多余水量立即被弃掉，并且水库容仍保持在V一(t)。 2．2．2．2发电流量限制 Q(t)≤q一(t) 式中：QI一(t)为t时撼电站最大过流量。 若出现Q(t)04。二(t)，则多余部分即视为弃水。 2．2．3阶段和变量 一 采用最小弃水法仍需将某一调度时期划分为不同时段，需要用一个时段变量来计录该时段的下泄流 量Q(t)。 2．2．4状态转移方程 在用最小弃水法求解水库优法调度问题时，状态转移方程仍是水量平衡方程，即 V(t+At)=V(t)+(Q，(t)一Q(t))At 式中：Qr(t)为时段t的入库流量；At为时段长。 状态转移方程把多阶段过程的三种