水电能源系统规划模型与方法

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1、水电能源系统规划模型与方法摘要：用系统科学方法进行水电能源系统规划国内外已有大量研究成果和参考文献，本文在分析总结的基础上，阐明了水电能源系统规划的主要任务及其复杂性，同时归纳总结了水电能源系统规划模型与方法，并给予评述，这对水电能源系统规划进一步的研究具有一定的参考价值.关键词：水电能源系统规划模型与方法中图分类号：TV文献标识码：A1、水电能源系统规划的任务及复杂性水电能源系统是指以发电为主兼顾其它综合利用的水资源系统，从“水”的角度而言，它是水资源系统中的一个子系统，从“电，的角度而言，它又是能源系统中

2、的一个子系统。因此水电能源系统是一个规模庞大，结构复杂、动态多目标系统.水电能源系统规划内容涉及面宽量大，内容有水能资源如何合理开发，确定最优工程规模、工程的有效控制运用、经济分配、资源的扩展和重复利用等一系列问题.其中，确定系统的开发方式、顺序和规模是水电能源系统规划的最主要的工作内容。具体讲就是确定水电站(水库)群的合理开发顺序，选择水电站(或水库)参数―正常蓄水位，死水位和装机容量，9解决上述问题的方法有传统的方案比较法和现代的系统科学分析法。在常规，方法中，首先拟定几个比较方案，然后对水电站参数分别先

3、择，再逐步渐近，由于拟定的方案有限，水电站参数是一个一个地分别选择，其间有条件假设，有反复循环，因此不仅工作量大时间长，且所选定诸参数方案不一定是最经济合理的组合，众所周知，水电站开发顺序与参数选择相互影响，同时各参数之间也互有影响，只有在各电站参数初步确定的情况下，才能进行开发顺序的研究，而不同开发顺序又将影响各电站的参数.因此.水电能源系统规划问题的求解是一个循序渐近的过程。系统科学分析法是在给定的准则下，借助于数学模型和优化技术，首先用筛选模型从大量的比较方案中选出初步合理可行的开发顺序和规模，进而在开

4、发顺序已定的条件下，考虑各参数间相互影响，建立优化模型选择参数，在参数选定后.再来用顺序优化模型优化开发顺序。进行完一轮计算后，接着进行下一轮优化.如此循环数次;使问题接近整体最优解。上述优化过程是由多个模型分别计算完成的.显然若能考虑全系统，建立一个同时确定开发规模和开发顺序的整体模型则更为理想，但是，从目前研究水平看，这种模型在理论和求解方法上还不成熟，更无研究与应用实例。9水电能源系统规划是一个极其复杂的大系统优化问题，一直是水电工作者或学者专家们研究、关心的热点，随着国民经济的飞速发展.电力需求不断增

5、加，水能这种廉价、清洁能源的开发利用引起人们极大重视，因此在一个区域或流城，一条河流上需要规划、设计、建设的电站众多，为了使有限的投资获得尽可能大的经济效益，水电能源系统规划不能延用过去的传统方法.必须把可能开发的电站作为一个群体，用系统科学分析法进行规划设计，这在我国《水能技术经济专业综述》已明确提出和规定。2、水电能源系统规划模型分类及发展用系统科学原理进行水电能源系统规划研究国外从50年代初就开始了，我国在近十几年里也进行了大量研究。从现有研究成果可知.水电能源系统规划模型分为两大类，一类是优化模型，另

6、一类是模拟摸型。优化模型主要有线性规划LP模型、非线性规划NLP模型、动态规划DP模型以及其它优化模型如网络流模型、模糊数学模型等。这些优化模型由于考虑计算条件和功能不同.依据模型的属性划分为如下5个层次:(1)按模型中参量的属性可分为时变类和定常类;(2)按模型的功能、效益属性可分为多目标类和单目标类;(3)按模型中.变量的特征可分为连续型和离散型;(4)按模型中对变量的数学描述分为随机型确定性;(5)按模型中包含的水库个数可分为单库类和多库(群)类。9水电能源系统规划模型的发展可从两个方面分析，首先水电站

7、参数选择模型大体经历了单库单参数的优选;单库多参数的优选;多库单参数的优选;多库多参数的优选;其参数优选过程有两个―参数的逐参优选和同时优选。其次，在开发顺序方面大体经历了梯级水电站(或水库)排序;跨流域水电站群排序;纯水电系统的排序;水火电混合系统的容量规划等。上述两个方面的不同阶段，当考虑模型的不同属性时相应的求解方法大体有线性规划法、整数规划、动态规划、网络规划、非线性规划、逐步优化算法POA，多目标规划，大系统分解协调算法、大系统递阶多目标分析，层次分析、模糊及灰色控制等。为了使模型考虑的尽可能全面并

8、与实际可能的吻合.人们力图在模型的代表性下功夫。同时为了克服计算上的复杂性和“维数灾”，人们不断地寻求新的理论和优化算法，这些探索和努力使得水电能源系统规划的研究取得了可喜的进展。需要指出的是.水电站参数的优化选择与最优运行方式紧密相关.在参数给定的前提下.不同运行方式可以得出不同能量指标，而不同的能量指标又反过来影响参数的选择.即最优参数选择与水库优化调度是互有影响的，因此在研究参数优选的同时.必