【精品硕博论文-水利水电工程】文献综述报告-梯级水库优化调度

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1、文献综述报告摘要：水电是一种清洁可再生能源，在我国能源格局中占有重要地位。目前我国水力发电已具较大规模，小水电也得到快速发展，对大电网做了有益补充，水库调度的地位和作用也越来越突出。梯级水库优化调度可以在几乎不增加任何额外投资的条件下，更充分地发挥水库群的总体效益。同时由于现行小水电站存在管理和运行机制尚未健全，以及小水电本身调节性能差，常在汛期无规则泄水，可能影响水库正常调度等矛盾的存在，分析小水电开发对流域梯级水库优化调度的影响具有现实意义。本文分别概括分析了水库优化调度、遗传算法在水库优化调度中的应用、生

2、态调度的发展历程、小水电优化调度、小水电生态影响评估、情景分析法等方面内容的国内外研究动态，为进一步研究小水电影响下流域梯级水库优化调度提供依据。1梯级水库优化调度近年来国内外学者对梯级水库优化调度的理论、模型、求解方法等方面做了大量研究，尤其是计算机的发展带来人工智能优化算法的繁荣。由于梯级水库系统的复杂性、水资源系统来水条件的随机性、生态约束及生产上许多因素的不确定性，已有调度方法对于解决梯级水库优化调度问题均存在不同程度的局限性，如何增强算法的适用性和有效性，同时如何兼顾河流生态需求、保障河流生态健康、提

3、高小水电洪水资源利用效益值得进一步研究。国内外水库优化调度研究内容主要集中在三个方面：一是模型的构建，二是模型的求解算法，三是水库优化调度中的生态环境问题。1.1水库优化调度国外开展水库优化调度研究始于20世纪40年代。1946年，美国学者Mases首次将优化的概念引入到水库调度中来，但直到五十年代，系统分析和优化模型的引入以及计算机技术的发展才使得水库调度问题在理论研究和实际应用上取得长足进步。随后各种优化算法和模型相继涌现，但尚停留在单库优化调度阶段，梯级水库优化调度直到20世纪60年代末才起步。1968年

4、，Larsen采用增量动态规划法解决多库优化调度问题，有效避免了常规动态规划法在多库优化调度问题中“维数灾”的困扰[1]；1973年，Windsor最早采用二元规划、整数规划、混合整数规划等线性规划模型对水库群联合调度进行了研究[2]；1979年，Yakowitz和Murray将微分动态规划法应用于四库的联合优化调度，并与增量动态规划和离散动态规划结果进行对比，结果表明该方法优于另外两种方法[3]；1981年，Turgeon.A提出了梯级水库群优化运行的逐步优化方法，该方法将梯级水库的复杂非线性问题，分解为多阶

5、段，逐步优化过程，从思路上拓宽了梯级水库优化调度问题的求解方法[4]；1988年，Ahmed通过主成分分析方法对水库群系统进行高维模型低维重构，并采用随机动态规划对降维模型进行求解，最后将该方法应用于加拿大LaGrande河的5水库系统中[5]。20世纪90年代以来，随着计算机以及人工智能技术的发展，遗传算法(GeneticAlgorithm，GA)、神经网络法(ArtificialNeuralNetwork，ANN)、蚁群算法(AntColonyOptimization，ACO)、粒子群算法(Particle

6、SwarmOptimization，PSO)、模拟退火方法（SimulatedAnnealing，SA）、混沌优化算法（ChaosOptimizationAlgorithm，COA）等开始逐步应用于水库群优化调度领域。由于其对优化模型没有过多限制，具有处理不可微、不连续、多维、高度非线性问题的优点以及并行计算的能力，成为水库群联合优化调度领域的研究热点和发展趋势。我国开展水库调度问题的研究和应用始于20世纪60年代，虽然起步较晚，但研究发展迅速，成果丰硕。1960年，吴仓浦首次提出了年调节水库的最优运用动态模型

7、，从此揭开了国内水库优化调度研究的新篇章，之后谭维炎、冯尚友、陈守煜、董子敖、张勇传等人针对水库优化调度模型及优化算法理论作了深入的研究，取得了大量的成果，有力的推动了水库优化调度的发展。梯级水库优化调度研究则始于20世纪80年代初。1981年，张勇传用大系统分解协调理论对两并联水库进行研究，在单库优化的基础上引入偏优损失最小为目标函数，通过协调两个单库最优策略，得到两库联合优化调度总体效益最大解[6]；1982年，叶秉如等以古典优化为基础，结合递推增优法，对闽北水电站水库群进行模拟计算，结果表明该法可增加发电

8、量6.6%，效益增收明显[7]；1988年，胡振鹏、冯尚友提出了动态大系统多目标递阶分析的分解-聚合方法，该法为解决跨流域供水水库群联合运行中多库、多目标、多层次、调节周期长和计算时段多等复杂情况提供了有效方法[8]；1995年，谢新民等利用大系统和模糊数学的理论和方法，建立了梯级水库群的模糊优化调度模型，提出了一种目标协调-模糊规划法（IB-FP），并通过实例证明所建的模型和提出的方