汉江上游梯级水库多目标联合调度研究

摘要

本论文结合汉江梯级水库的实际情况,运用系统工程的理论和方法,考虑整个梯级开发的综合利用要求,重点研究了汉江上游梯级水库发电和航运综合开发利用问题。首先分析汉江上游梯级水库综合开发利用中各目标之间的相互制约关系,主要分析存在于发电与航运之间的矛盾；然后统筹航运和发电的用水要求,提出汉江干流水库优化调度的模型和求解方法,目的在于协调发电和航运之间的矛盾,找出满足发电和航运要求的综合效益最大的水资源调配方案,为决策部门进行决策提供科学依据。论文的主要内容和取得的主要研究成果如下： (1)在总结汉江水资源综合开发利用现状的基础上,分析了汉江梯级水库各开发目标之间的关系,提出不同目标耦合的办法,为后续建立调度模型奠定基础。 (2)在目标耦合的基础上,针对发电与航运的突出矛盾,提出汉江梯级调度的准则,建立汉江梯级水库发电和航运联合优化调度模型和自迭代模拟模型。为了保证求解方法的公认度和精度,对优化调度模型采用大系统分解协调与PSO算法相结合的方法,保证了模型计算的精度和求解速度；同时给出了模拟模型的求解步骤。 (3)为获得兼顾发电和航运综合效益最大的水资源调配方案,在考虑梯级开发现状和规划的基础上,拟定了近期三个梯级考虑航运和不考虑航运、远期七个梯级考虑航运和不考虑航运四种运行方案,分别应用汉江梯级水库发电与航运联合优化调度模型和自迭代模拟模型进行求解,并对调度结果中的多年平均发电量、航运保证率、发电保证率等指标进行重点分析,旨在找出发电与航运目标间的用水矛盾及解决办法。 (4)各方案计算结果表明：在近期三库联合调度或远期七库联合调度下,考虑航运用水后各电站的基荷出力增大,降低了梯级电站的调峰能力,然而,不论是否考虑航运用水,航运对梯级电站的多年平均发电量和年发电保证率影响都很小,但航运保证率却有显著提高,由此所带来的经济效益和社会效益是显著的。对比七库和三库联合调度,七库联合调度可以进一步发挥水库联合调度的优势,使整个梯级的电量和调峰出力更大,航运保证率更大。

目录

文摘

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声明

1 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究概况及进展

1.2.1流域水电梯级开发现状

1.2.2水库群优化调度研究进展

1.3研究的主要内容和技术路线

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

1.4本章小结

2汉江流域概况及基本资料

2.1汉江流域概况

2.2汉江梯级基本资料

2.3水库电站特性资料

2.3.1梯级水库水位～库容关系曲线

2.3.2梯级水库下游水位～流量关系曲线

2.4汉江径流资料

2.5汉江航运资料

2.6本章小结

3汉江梯级开发目标的耦合分析

3.1汉江梯级水库开发现状

3.2水电站调度目标分析

3.2.1已建水电站运行现状

3.2.2拟建水电站调度管理分析

3.3航运目标分析

3.3.1汉江航运的历史

3.3.2汉江航运的意义

3.3.3航运目标的有利条件

3.4汉江水电、航运等目标的耦合分析

3.4.1水电与航运的关系

3.4.2水电、航运与防洪的关系

3.4.3旅游、养殖业与水电的关系

3.4.4旅游、养殖业与航运的关系

3.4.5水电、航运、旅游、养殖目标的耦合

3.5本章小结

4汉江梯级水库发电与航运调度模型建立及求解

4.1汉江梯级水库调度原则

4.2节点划分

4.3优化调度模型的建立

4.3.1调度目标的选取

4.3.2目标函数

4.3.3约束条件

4.3.4模型求解

4.4自迭代模拟模型

4.4.1基本原理

4.4.2调度目标的选取

4.4.3目标函数

4.4.4约束条件

4.4.5模型求解

4.5本章小结

5汉江梯级水库联合调度方案编制、计算及成果分析

5.1方案制定

5.2优化模型计算成果及分析

5.2.1计算成果

5.2.2成果分析

5.3模拟模型计算成果及分析

5.3.1计算成果

5.3.2成果分析

5.4优化模型与模拟模型计算结果对比分析

5.4.1多年平均发电量对比分析

5.4.2航运保证率对比分析

5.4.3发电保证率对比分析

5.5本章小结

6结论及建议

6.1结论

6.2建议

致 谢

参考文献

附录