金沙江下游-三峡梯级水库群中长期发电调度及其效益分配研究

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金沙江下游-三峡梯级水库群包含乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡以及葛洲坝六个水库,肩负着繁重的防洪、发电、泥沙、航运、生态保护等综合任务,是开发长江、治理长江的核心工程,为了最大程度的发挥这些梯级水库的经济效益,缓解联合调度运行中的矛盾,建立金沙江下游-三峡梯级水库联合调度管理模式十分必要。随着梯级水库群联合调度研究的深入,如何进行调度方案决策、合理分配梯级联合调度效益逐渐成为水库群调度运行管理决策的重难点。为此,本文研究工作以金沙江下游-三峡梯级水库群为研究对象,围绕梯级水库群联合调度评估相关管理决策问题,以梯级中长期发电调度研究为基础,对调度方案优选及效益分配问题进行深入研究,以期提高水库群运行调度管理水平,相关研究成果已集成到“金沙江下游-三峡梯级水资源管理决策支持系统”,并通过检验、测试以及现场部署,在三峡水利枢纽梯级调度通信中心获得了工程应用。本文的主要工作内容以及创新点如下:
  (1)针对梯级水库群中长期发电优化调度问题,建立了梯级水库群中长期联合优化发电调度模型,并应用DPSA+POA算法求解,分别对金沙江下游-三峡流域四库(溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝)、六库(在四库基础上增加乌东德、白鹤滩)联合调度结果进行了分析,探究了四库、六库在丰平枯不同典型年下单库发电调度与联合发电调度的差异及变化规律,分析了四库、六库上下游电力补偿规律。结果表明,金沙江下游-三峡梯级水库联合调度能显著提高梯级总发电效益,减少弃水风险,并提高非汛期梯级出力,有效缓解汛期集中消落带来的防洪压力,证明了金沙江下游-三峡梯级流域四库、六库联合调度的重要性。
  (2)针对梯级水库群中长期发电调度多属性方案优选问题,本文总结了调度方案评价指标体系建立原则,建立了梯级水库群联合调度方案评估指标体系,为解决单方法评估的局限性,本文构建了线性加权优选模型、基于离差最大的灰色关联优选模型以及基于反向距离的模糊优选模型三种调度方案优选模型,并应用于金沙江下游-三峡梯级水库发电调度方案优选中,对不同模型的优选结果进行一致性分析,验证多种方法的合理性。结果表明,多方法综合优选法在进行方案优选时充分考虑了研究人员的主观经验,兼顾了方案集本身属性的差异度信息,弱化了单方法评估的局限性,最终得到的优选结果是科学且合理的。
  (3)针对梯级水库群联合调度效益分配问题,本文采用基于补偿电量贡献值的贡献系数计算方法,以此为基础建立水库群联合调度效益分配模型,并将该方法应用于金沙江下游-三峡梯级水库联合调度效益分配;进一步,为实时预测并评估联合调度中各个水库运行产生的效益,本文提出一种基于长系列历史径流的发电量频率曲线推算方法,并与基于补偿电量贡献值的贡献系数效益分配模型相结合,利用曲线实现快速查找各水库效益分配后的发电量。以溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝四库为应用示范,推求了四库联合调度效益分配后发电量频率曲线,研究了不同频率来水情况下四库联合调度以及效益分配的变化情况。结果表明,基于补偿电量贡献值的贡献系数计算方法充分描绘了下游各个电站对联合调度梯级总电量的贡献,可作为梯级效益分配的一种合理方法,发电量频率曲线能准确刻画出不同频率来水下发电量变化规律,误差控制在7%以内,可用于水库发电量的快速计算以及效益分配后核算电量的高效评估,为水库发电计划的实时调整提供参考。
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