权衡供水与发电目标的水库调度建模及优化

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1、权衡供水与发电目标的水库调度建模及优化　　摘要：以供水水库为研究对象，考虑了水库的供水、发电目标及两目标的权衡，构建了供水计算、发电计算和多目标计算等三个模型，并分别通过二次规划、混合整数线性规划、非线性规划对三个模型进行优化求解。研究涉及高维性、非线性、多目标在内的水库优化调度问题求解难点。以某两水库调度问题为例，应用优化软件LINGO高质高效求解，为以供水与发电作为主要目标的水库调度问题求解分析提供了示范。　　关键词：水库调度；缺水指数；多目标；二次规划；混合整数线性规划；非线性规划　　中图分类号：TV697.1文献标志码：A文章编号：1672168

2、3（2015）05097307　　Modelingandoptimizingreservoiroperationfortradeoffbetweenwatersupplyandpowergenerationobjectives　　LIXiang1，WEIJiahua2，SIYuan2，YINDongqin3　　（1.ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch，Beijing100038，China；　　2.StateKeyLaboratoryofHydroscienceandEngineerin

3、g，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China；　　3.ElectricPowerPlanning&EngineeringInstitute，Beijing100120，China）18　　Abstract：Thispaperfocusesontheoptimaloperationofawatersupplyreservoirandconsidersboththewatersupplyandpowergenerationobjectivesandthetradeoffbetweenthetwoobjectives.The

4、watersupplymodel，powerproductionmodel，andmultiobjectivemodelareformulatedandsolvedbyquadraticprogramming，mixedintegerlinearprogramming，andnonlinearprogramming，respectively.Thehighdimensional，nonlinear，andmultiobjectivedifficultiesinherenttotheoptimaloperationofreservoirsystemarei

5、nvolvedinthisstudy.AtworeservoirproblemistakenasacasestudyandresolvedeffectivelyandefficientlyusingtheoptimizationsoftwareLINGO.Thestudyprovidesademonstrationforreservoiroperationwithwatersupplyandpowergenerationasthemainobjectives.　　Keywords：reservoiroperation；shortageindex；mult

6、iobjectiveanalysis；quadraticprogramming；mixedintegerlinearprogramming；nonlinearprogramming18　　水资源规划管理的理念是用系统化、最优化的方法统筹兼顾各部门的用水利益。以水库供水调度为例，研究对象可以是小到某一地区的供水问题，如黄强等[12]通过优化水库调度以解决城市供水问题，大到某一流域的水量分配问题，如魏加华等[3]通过建立自适应模型以研究黄河流域水量分配问题，甚至是跨流域的调水问题，如游进军等[4]以国内南水北调等跨流域调水工程为例综述了相关研究方法。已有研究

7、一般通过优化确定水库运行的对冲规则，目标原则上不仅要平衡受水地区当前的缺水状况，而且要为远期供水预留一定的蓄水量，避免灾难性缺水情景发生[5]；这是因为在旱季，受水地区一次灾难性缺水带来的后果比长期轻微供水不足产生的影响要严重许多[6]。　　水库群优化调度问题具有高维性、非线性、多目标等特征。水资源系统的维数随着水库数和时段数增加而增加，造成计算时间和计算机内存指数增加；为克服维数问题，国内外学者通常采用凸优化、降维分解或并行计算等几种行之有效的解决方法[59]。水库水电站发电是一个强非凸、非线性过程，存在多个局部极值点，易使优化搜索陷入局部极值[10]

8、。水库通常具有供水、发电、航运、生态等多个目标，不同目标此消彼长、互为矛盾，需综