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入库径流预报误差随机模型及其应用

水力发电学报 2019年第10期38卷 75-85页

作者：纪昌明梁小青张验科刘源华北电力大学可再生能源学院北京102206 甘肃民族师范学院物理与水电工程系甘肃合作747000

为了在量化入库径流预报误差的条件下有效提高调度方案制作的精度,基于高斯混合模型(GMM)良好的自适应性,能更准确地描述单一预见期径流预报误差分布的特点,以及高维meta-student t Copula函数具有将多个类型边缘分布有机耦合的优势,建... 详细信息

为了在量化入库径流预报误差的条件下有效提高调度方案制作的精度,基于高斯混合模型(GMM)良好的自适应性,能更准确地描述单一预见期径流预报误差分布的特点,以及高维meta-student t Copula函数具有将多个类型边缘分布有机耦合的优势,建立了多个预见期入库径流预报误差的GMM-Copula随机模型。以雅砻江流域锦屏一级水电站水库为例,对预见期分别为6 h、12 h、18 h、24 h的入库径流预报误差进行了分析与随机模拟。结果表明,随着预见期的增加,模拟误差与实际误差的主要统计特征值相差不大,满足预设精度要求,且变化规律一致,验证了模型的可行性与有效性,为水库调度方案的编制与实施提供了参考依据。

关键词：径流预报误差高斯混合模型高维meta-student t Copula 随机模型锦屏一级水电站

基于矩估计灰靶模型的梯级水电站负荷调整方案综合评价

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系统工程理论与实践 2018年第6期38卷 1609-1617页

作者：纪昌明李荣波刘丹张验科李继清华北电力大学可再生能源学院北京102206 中国水利水电科学研究院北京100038 长江勘测规划设计研究有限责任公司武汉430010

为实现梯级水电站负荷调整方案优选目的,围绕适用于负荷调整的评价指标体系和评价模型开展研究.首先,从安全性和经济性两方面,提出了发电风险率、负荷变动风险率、水位越限风险率、出力不足风险率、风险机会损失、发电效益等负荷调整过... 详细信息

为实现梯级水电站负荷调整方案优选目的,围绕适用于负荷调整的评价指标体系和评价模型开展研究.首先,从安全性和经济性两方面,提出了发电风险率、负荷变动风险率、水位越限风险率、出力不足风险率、风险机会损失、发电效益等负荷调整过程中的重点关注指标,并给出了指标计算方法;然后,在传统灰靶模型基础上,采用基于矩估计法的组合权重集成技术确定各指标的最优组合权重,并引入马氏距离弥补其忽略指标相关性的不足,定义“灰靶环数”改善其排序结果不明显的弱点,由此建立了基于矩估计赋权的灰靶模型;最后,在雅砻江流域锦官电源组梯级水电站负荷调整方案评价中验证了所建指标体系的合理性和评价模型的有效性,为决策者合理可靠地实施负荷调整提供了技术支撑.

关键词：梯级水电站负荷调整综合评价指标体系矩估计法灰靶模型马氏距离灰靶环数

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向家坝水库动库容特性及影响分析

应用基础与工程科学学报 2018年第2期26卷 239-248页

作者：彭杨陈凯纪昌明华北电力大学可再生能源学院北京102206 云南电力调度控制中心云南昆明650000

为研究向家坝水库动库容特性及其对防洪的影响,本文以向家坝库区2013年汛期实测水位资料为基础,采用一维恒定流数学模型对动库容进行计算,分析了向家坝水库动库容随流量和坝前水位的变化,在此基础上进行了考虑动库容的调洪计算,分析了... 详细信息

为研究向家坝水库动库容特性及其对防洪的影响,本文以向家坝库区2013年汛期实测水位资料为基础,采用一维恒定流数学模型对动库容进行计算,分析了向家坝水库动库容随流量和坝前水位的变化,在此基础上进行了考虑动库容的调洪计算,分析了向家坝水库动库容对防洪的影响,结果表明：（1）在流量2 400～32 000m3/s、坝前水位370～380m范围内,向家坝水库动库容变化范围为0.033×108～2.25×108m3,占静库容的比例为0.07%～5.77%;（2）水库总库容随坝前水位的变化幅度小于相应静库容的变化,且流量越大,动库容对库容变化影响越大,因此考虑动库容后向家坝水库的防洪库容小于按静库容考虑的防洪库容设计值;（3）动库容对水库调洪影响有正、有负,考虑动库容后向家坝水库调洪结果更接近实际情况,但对其防洪能力影响不大,可以满足水库防洪要求.

关键词：动库容一维恒定流调洪计算防洪向家坝水库

“以电定水”模式下蓄能最大与耗能最小一致性研究

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人民长江 2018年第18期49卷 45-50页

作者：纪昌明俞洪杰张验科华北电力大学可再生能源学院北京102206

梯级蓄能最大与耗能最小是"以电定水"模式下常用的2个优化准则,它们追求目标的角度不同,但本质上是一致的。传统梯级蓄能最大、耗能最小准则未考虑水电站发电效率的影响,无法真实反映梯级水库的调度目标;并且两者采用时段平均值近似计... 详细信息

梯级蓄能最大与耗能最小是"以电定水"模式下常用的2个优化准则,它们追求目标的角度不同,但本质上是一致的。传统梯级蓄能最大、耗能最小准则未考虑水电站发电效率的影响,无法真实反映梯级水库的调度目标;并且两者采用时段平均值近似计算能量,导致蓄能最大与耗能最小出现了差异。鉴于此,首先引入能效系数来表征水电站对水能资源的利用能力,对传统准则进行了改进;其次在验证了改进梯级蓄能最大、耗能最小准则一致性的基础上,建立了梯级负荷分配蓄、耗能一致性模型;最后对堵河流域潘口、小漩梯级水库进行了实例计算。结果表明:改进的梯级蓄能最大、耗能最小准则完全一致,并且较传统准则能够更加真实地反映梯级水库的调度目标。所建模型较传统模型更优,能够为"以电定水"模式下的梯级水库优化调度提供更加有效的指导。

关键词：水库调度以电定水蓄能最大耗能最小能效系数一致性模型梯级水库

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考虑动态洪水预见期的水库运行水位动态控制

水力发电学报 2019年第9期38卷 64-72页

作者：张验科张佳新俞洪杰纪昌明华北电力大学可再生能源学院北京102206 浙江省水利水电勘测设计院杭州310002

为了在合理评估防洪风险的条件下提高洪水资源利用率,以潘口水库为算例,首先考虑为下游水库预留的防洪库容具有重叠使用的空间,对其汛期运行水位值进行了优化;其次利用预报预泄法建立模型,推求汛期运行水位动态控制域的上限值;最后重点... 详细信息

为了在合理评估防洪风险的条件下提高洪水资源利用率,以潘口水库为算例,首先考虑为下游水库预留的防洪库容具有重叠使用的空间,对其汛期运行水位值进行了优化;其次利用预报预泄法建立模型,推求汛期运行水位动态控制域的上限值;最后重点考虑洪水预见期的动态变化,求解基于风险分析的动态控制域。计算得出,水库汛期运行水位可由原来的347.60 m提高至350.50 m,考虑洪水预见期的变动区间为[3, 6] h,以0.5 h为间隔,最终求得的汛期运行水位动态控制域为[350.50, 351.40] m,相应的发电效益可以分别提高0.19亿kW·h至0.25亿k W·h。结果表明,在综合考虑防洪安全与兴利蓄水的条件下,依据所提出的方案对潘口水库进行汛期运行水位动态控制是合理可行的。

关键词：汛期运行水位动态控制洪水预见期潘口水库

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两河口水库三种年末消落水位控制方式研究

水力发电学报 2021年第1期40卷 43-53页

作者：蒋志强廖想纪昌明覃晖华中科技大学水电与数字化工程学院武汉430074 湖北工业大学电气与电子工程学院武汉430068 华北电力大学可再生能源学院北京102206

为分析不同消落水位控制方式及流域来水年际差异性对梯级系统中多年调节水库调度结果的影响,本文以雅砻江流域中下游梯级水库群为例,基于多维动态规划的最优化计算结果,对比分析了三种针对两河口水库的多年调节水库年末消落水库控制方法... 详细信息

为分析不同消落水位控制方式及流域来水年际差异性对梯级系统中多年调节水库调度结果的影响,本文以雅砻江流域中下游梯级水库群为例,基于多维动态规划的最优化计算结果,对比分析了三种针对两河口水库的多年调节水库年末消落水库控制方法,即固定消落水位控制方式、函数形式控制方式和基于动态控制阈的动态控制方式,提出了一套新的梯级系统中多年调节水库年末最佳消落水位优化控制方法,实现了多年水库年末消落水位的优选问题与来水频率差异性相耦合。研究成果可用于指导含多年调节水库的梯级水库联合优化调度,具有显著的社会效益和经济效益。

关键词：多年调节水库消落水位控制方式动态控制雅砻江两河口水库

梯级水库短期优化调度模型的精细化与GPU并行实现

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水利学报 2019年第5期50卷 535-546页

作者：纪昌明马皓宇吴嘉杰俞洪杰彭杨华北电力大学可再生能源学院

目前制约梯级水库短期优化调度在实际工程中应用的主要瓶颈有:所构建的优化模型存在不合理的简化策略,所选择的求解算法无法保证解的质量以及模型的计算时间远超规定时长。为解决上述问题,本文首先构建精细至水电站各机组工作特性的优... 详细信息

目前制约梯级水库短期优化调度在实际工程中应用的主要瓶颈有:所构建的优化模型存在不合理的简化策略,所选择的求解算法无法保证解的质量以及模型的计算时间远超规定时长。为解决上述问题,本文首先构建精细至水电站各机组工作特性的优化调度模型,接着通过二重嵌套动态规划(DP)计算给定模拟精度下的高质量解,并针对算法固有的'维数灾'问题,一方面通过数据压缩与数据库技术降低程序的内存占用量,另一方面将GPU并行加速技术首次引入水库调度领域,通过OpenACC实现算法的GPU并行以减少计算时间。最后通过潘口、小漩梯级水库日优化调度的实例研究与对比分析得出:精细模型较传统模型能更好地贴合电站的实际工况,提高梯级系统的发电效益;内存占用缩减策略的引入能有效降低算法的空间复杂度;GPU并行较传统的CPU并行能大幅提升算法的求解速度。由此为短期优化调度的理论发展与算法'维数灾'的处理提供借鉴。

关键词：精细化模型嵌套动态规划 GPU并行短期优化调度维数灾

基于多维关联抽样的区间数灰靶决策模型及其应用

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系统工程理论与实践 2019年第6期39卷 1610-1622页

作者：王丽萍阎晓冉王渤权俞洪杰纪昌明华北电力大学可再生能源学院北京102206 南瑞集团有限公司水利水电技术分公司南京211100

传统区间数灰靶决策模型忽略了指标区间分布及指标间相关性对于方案优劣评价的重要影响,且赋权过程中存在一定的模糊误差.针对上述不足,本文提出了基于多维关联抽样的区间数灰靶决策模型,通过全面考虑指标空间边界及空间内部的多维联合... 详细信息

传统区间数灰靶决策模型忽略了指标区间分布及指标间相关性对于方案优劣评价的重要影响,且赋权过程中存在一定的模糊误差.针对上述不足,本文提出了基于多维关联抽样的区间数灰靶决策模型,通过全面考虑指标空间边界及空间内部的多维联合概率密度分布情况,弱化了指标极值对于决策结果的影响;并引入模糊集值统计方法确定指标权重,将灰靶决策模型权重由实数序列拓展到区间数序列,减小了专家判定过程中的模糊误差.以潘口水库汛期运行水位抬升方案决策为研究案例,将改进模型与传统模型进行比较,结果表明,改进后的模型能够更有效地考虑区间内部数据特点及指标间的关联程度,区间数权重的设定也更合理客观.

关键词：多维关联抽样集值统计区间数灰靶模型水库调度风险评价

考虑后效性影响的梯级水库短期优化调度耦合模型研究

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水利学报 2018年第11期49卷 1346-1356页

作者：纪昌明俞洪杰阎晓冉吴嘉杰王丽萍华北电力大学可再生能源学院北京102206

针对同一梯级中"以电定水"与"以水定电"运行模式并存的状况,本文从梯级总能量的角度出发,结合蓄能最大与发电量最大准则,构建了梯级水库短期优化调度耦合模型;为提高模型计算精度,考虑了水流滞时、尾水位变化后效性等影响因素,采用BP神... 详细信息

针对同一梯级中"以电定水"与"以水定电"运行模式并存的状况,本文从梯级总能量的角度出发,结合蓄能最大与发电量最大准则,构建了梯级水库短期优化调度耦合模型;为提高模型计算精度,考虑了水流滞时、尾水位变化后效性等影响因素,采用BP神经网络对下库入库流量、上库尾水位进行了精确计算,并提出了伴随POA算法对有后效性的梯级水库短期优化调度耦合模型进行求解。潘口、小漩梯级水库实例计算表明:所建的耦合模型能够很好地契合实际生产需求,有效提高梯级水电站的发电效益;与现有算法相比,伴随POA算法在计算时间、计算精度等方面具有一定的优势,能够满足生产实践的要求。

关键词：短期优化调度耦合模型后效性伴随POA算法