三峽梯級電站水資源決策支持系統研究與開發

中國水利水電出版社

【作者】姚華明潘紅忠湯正

【I S B N 】978-7-5226-1545-5

【責任編輯】鄧建梅

【適用讀者群】

【出版時間】2024-01-05

【開本】16開

【裝幀信息】平裝（光膜）

【版次】第1版第1次印刷

【頁數】352

【千字數】344

【印張】22

【定價】￥96

【叢書】暫無分類

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內容提要

三峽梯級水庫群規模龐大，水庫間聯系復雜，調度任務多，聯合優化調度運行時難度巨大，在國內外都無先例可循，也缺乏統一有效的管理和協調決策支持系統。本課題基于金沙江下游的三峽梯級水庫群的綜合利用需求，兼顧上游其他電站運行情況和電力市場環境，以梯級電站的電量最大或效益最優為目標，構建整個長江上游綜合水文、水資源、水能的精準模擬體系，研究流域梯級水庫聯合優化調度模型、集成耦合技術和求解算法，發展和優化聯合優化調度方案，探討預報及調度運行評價、上下游利益分配的關鍵技術，研發一套擴展性、兼容性強，具有自主知識產權的集調度方案編制、評估、實施和反饋于一體的水資源管理決策支持系統，解決生產調度中的科學和工程應用問題。

前言

長江是我國水力資源最豐富的河流，長江干流金沙江下游有6座巨型水電站，對應的梯級水庫群是長江流域最大的水庫群，裝機容量和年發電量均位居世界水電行業之首。長江上游干流梯級水庫群擔負著防洪、發電、航運、供水、生態環境保護等多項功能，綜合利用要求高、電網拓撲結構復雜，是典型的高維度、多目標、非線性、隨機動態系統。研制三峽梯級水庫群聯合優化調度決策支持系統將提升中國長江電力股份有限公司（簡稱“長江電力”）所屬梯級水庫群的管理水平，提高長江電力水庫調度的核心競爭力，發揮巨大綜合效益，既符合調度生產實際的需求，也是長江電力“十三五”乃至“十四五”提質增效工作的需要。

本書以長江上游流域控制性大型水庫為研究對象，建立水庫調度規則，模擬上游水庫未來調度運行的可能情景，分析上游水庫群調蓄對三峽梯級電站的影響，研發支撐聯合調度的徑流模擬計算方法及其河道演算模型，滿足不同時間尺度的梯級水電站入庫流量的一致性要求，并開發相應的軟件功能；綜合考慮防洪、供水、航運、生態等水資源綜合利用需求和電力市場需求，分析梯級水庫群長中短期及實時優化調度的目標函數及約束條件，分別構建各層次調度模型及嵌套耦合模型，并尋求多種快速有效的優化算法；研究滾動優化的綜合調度集成技術，研制可用于指導生產管理的水庫群長中短期優化調度模型及電站實時優化運行模型，建立適應生產調度需求的常規調度模型并開發相應的軟件功能。基于長系列數據，對長中短期預報成果及梯級水庫調度的結果進行評估，根據評估結果推薦未來時段或指定情景下的預報模型和調度方案，提出優化建議，并開發相應的軟件功能；設計和開發支撐金沙江下游—三峽梯級電站水資源管理決策支持系統的數據平臺，實現決策支持系統與三峽梯級水調自動化系統之間的數據傳輸和應用交互；對各軟件功能模塊進行集成，建設具有自主知識產權的金沙江下游—三峽梯級電站水資源管理決策支持系統，實現方案編制、評估、實施和反饋的一體化功能，滿足水庫群防洪、航運、發電、供水、生態、應急、電力市場等多目標綜合調度需求；對輸入和輸出進行分類分層，構建以用戶為中心、面向對象的人機交互界面。

作者

2023年6月

前言
第1章緒論 1
1.1 研究背景及意義 1
1.2 研究現狀和趨勢 4
1.3 主要研究內容 8
1.3.1 水庫、河道仿真模擬研究及軟件開發 10
1.3.2 梯級水庫群優化調度模型研究及軟件開發 11
1.3.3 預報及調度運行評估模型研究及軟件開發 13
1.3.4 系統集成技術研究及軟件開發 14
第2章數據整理與分析 18
2.1 研究區域 18
2.2 水文資料分析 19
2.2.1 水位流量關系擬合分析 19
2.2.2 流量系列統計分析 21
2.3 水庫水電站數據分析 24
2.3.1 水庫水位-庫容曲線擬合分析 25
2.3.2 電站下游水位-流量曲線擬合分析 29
2.3.3 機組出力曲線出力-水頭-流量（N-H-Q）擬合分析 33
2.3.4 機組水頭損失曲線 45
2.3.5 水庫下游水位-出庫流量關系校核及修正 50
2.3.6 機組預想出力曲線校正 64
2.3.7 葛洲壩機組水頭損失曲線 68
2.3.8 歷史運行數據的其他用途 69
第3章梯級水庫河道仿真模擬 73
3.1 上游支流水庫群系統模擬模型 74
3.2 河道仿真模擬計算 85
3.3 三峽庫區水面預測模型 98
3.4 上下游水庫出入庫流量不平衡問題的研究 108
3.5 關于葛洲壩出入庫流量不平衡的最新研究 116
3.6 水庫與河道模擬 118
第4章梯級水庫群優化調度模型 120
4.1 廠內經濟運行 121
4.2 日優化運行模型 144
4.3 短期優化模型 151
4.4 中長期優化模型 153
4.5 長中短期優化模型耦合嵌套 156
4.6 常規調度模型 158
4.7 六庫長期模型的典型應用 162