【精品硕博论文-水利水电工程】面向生态的梯级水电站水库多目标优化调度研究

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1、前言学位论文面向生态的梯级水电站水库多目标优化调度研究ResearchonMulti-objectiveOptimalSchedulingofCascadedHydropowerStationswithEcologicalWaterDemandasTarget前言随着“西电东送”项目以及“节能减排”等一系列政策的实施，我国的水电开发事业得到了快速的发展，截至2012年底，全国水电装机容量已超过2亿kW，居世界第一，水力发电在我国能源建设和现有的能源结构中占有非常重要的地位。但是，目前我国的电力市场供应

2、还很难满足日益增长的电量需求，电网峰谷供电的差异也给电量分配提出了更高的要求，解决我国的能源问题，除积极开发新能源外，还必须节能减排，提高能源利用效率。由于水电站机组调控灵活、出力可变幅度大，一般担任电网系统的调频调峰任务，但由于水电站发电依托于水库对入库径流的蓄放水调度过程，对于具有多个用水部门的水库来说，水电站发电保证率取决于水库的调度操作，因此如何管理和利用好已有的水力发电站，做好水电站水库调度工作，在不增加额外投资的情况下获得更大的综合效益，对于我国经济和社会的发展、以及解决短期内能源短缺问题

3、具有重要意义。水库在给人类提供电力资源和供水便利的同时，也不可避免的对周围的生态环境产生了一些破坏，如大量的湿地萎缩、生物栖息地丧失、水体污染加剧、河流连通性降低等。随着水库优化调度理论和方法的不断发展和完善，生态环保意识的增强，考虑生态需求的水电站水库优化调度研究是现阶段水资源优化配置的研究热点。另外，现有的水库优化调度成果还很少与生态调度结合起来，兼顾发电和生态环境保护的水电站水库优化调度模式尚待进一步研究。除此之外，水电站水库调度虽然已经在模型和算法方面取得了长足的进步，但主要针对水库的单一目标

4、进行调度，多目标的调度研究还不够深入，同时XV前言大部分的模型及算法的普适性差，往往是针对特定的水库条件及运行特性开发特定的模型及算法，有必要研究采用新型高效的多目标优化算法，来实现水电站水库的多目标优化调度。因此，研究在考虑合理生态需水要求下，建立面向生态的梯级水电站水库多目标优化调度模型和方法，对于保护水库下游生态环境，提高水电站的综合效益，具有重要的理论意义和实际应用价值。鉴于此，本论文以复杂系统理论为指导，应用系统工程理论和方法对梯级水电站水库多目标优化调度问题进行探讨研究，通过对水库优化调度

5、的河流生态需水理论进行总结归纳，并基于RVA法对黄河中游段河流所需生态径流过程进行分析；基于多目标优化算法思想，将非支配解求解思想和基本人工鱼群算法相耦合，开发多目标人工鱼群算法，并将其用于面向生态的梯级水电站水库多目标优化调度模型求解，在此基础上采用改进人工鱼群算法优化的投影寻踪模型对多目标水库调度方案进行优选排序，并将之运用到万家寨—龙口梯级水电站水库的优化调度实践中，获得了梯级水电站水库多目标优化调度方案的优选集，用于指导水电站水库优化调度实践。论文主要创新之处有：（1）在采用水文变异法（RVA

6、）对河流生态水文现状进行评估的基础上，提出了基于RVA法的年径流贴近度法，该方法可以用于生态流量估算所需径流资料的展延，克服了以往因径流资料年限不足带来估算精度低的问题；通过将年径流贴低度法和生态流量估算的水文学方法相结合，并运用于黄河中游段河流生态需水的估算，验证了所提方法的实用性，补充完善了河流的生态需水量估算方法和理论。（2）针对目前梯级水电站水库优化调度很少将河流的生态需求作为调度目标，具体调度时对河流生态需求重视度不够的问题，本文以月为调度尺度，分别选取河流的最低生态需水流量、适宜生态需水流

7、量作为调度模型的约束条件和目标度量，构建了考虑生态最低需求、考虑生态适宜需求的梯级水库中长期多目标优化调度模型，并对模型构建的思想、准则、目标度量以及约束条件处理进行了研究，丰富和完善了水电站水库的多目标优化调度理论体系。（3）对基本人工鱼群算法进行改进，同时结合多目标优化算法思想，开发了多目标人工鱼群算法（MOAFSA），该算法既融合了人工鱼群算法的快速寻优能力，又加入了多目标优化算法的非支配解排序思想，XV前言将其用于典型多目标测试函数的求解，并与其他多目标优化算法进行对比分析，验证了MOAFSA

8、算法具有较好的求解精度和求解效率；将该算法用于梯级水库多目标优化调度模型的求解，取得了满足多方用水部门需求的非支配解集，为梯级水库多目标优化调度模型的求解提供了新的思路和方法。（4）将改进人工鱼群算法与投影寻踪聚类模型相耦合，同时结合决策者的个人偏好信息，提出了基于改进人工鱼群算法的投影寻踪优选模型；通过选取梯级水库调度方案的评价指标集，并将该优选模型用于梯级水库多目标调度方案集的优选排序，获得了令决策者满意的方案序。XV摘要摘要针对现有水电站水库运行调