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雅砻江和金沙江中下游梯级水库联合优化调度建模及应用Ⅰ——联合优化调度潜力分析

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长江科学院院报 2022年第9期39卷 30-37页

作者：张海荣姚华明鲍正风汤正阳华小军张东杰中国长江电力股份有限公司智慧长江与水电科学湖北省重点实验室湖北宜昌443133

梯级水库群优化调度涉及联合建模、高效求解、规则提取、效益评估等多方面内容。以雅砻江和金沙江中下游梯级水库联合优化调度为主要目标,在水库群联合调度建模的基础上,引入大系统分解协调与离散微分动态规划方法进行优化求解,并设计... 详细信息

梯级水库群优化调度涉及联合建模、高效求解、规则提取、效益评估等多方面内容。以雅砻江和金沙江中下游梯级水库联合优化调度为主要目标,在水库群联合调度建模的基础上,引入大系统分解协调与离散微分动态规划方法进行优化求解,并设计多种方案进行效益分析。研究表明,联合优化调度相较于各水库单独调度发电量均有所增加,发电总量平均增大2.8%,尤其在来水偏丰年份,水库群联合优化对发电量提升效果显著。其中,金沙江下游梯级增发电量平均占总体增发电量的70%以上,在发电总量较低的年份,金沙江下游梯级增发电量基本等于三流域总体增发电量,展现了金沙江下游梯级库容大、水头高、调蓄能力强的巨大优势。同时,金沙江中游和金沙江下游联合优化发电量大于雅砻江和金沙江下游联合优化发电量,若能通过投资并购、调度补偿等多种形式,探索形成金沙江下游梯级与金沙江中游梯级联合优化调度模式具有重要意义。

关键词：雅砻江梯级水库金沙江中下游梯级水库联合优化调度大系统分解协调离散微分动态规划方法

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金中、雅砻江梯级水库与金下梯级联合优化调度建模及应用Ⅰ：联合优化调度潜力分析

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长江科学院院报 2021年

作者：张海荣姚华明鲍正风汤正阳华小军张东杰中国长江电力股份有限公司智慧长江与水电科学湖北省重点实验室

长江上游干支流不仅是我国水资源配置的战略水源地，而且是西电东送工程的重要水电基地，流域内已建、在建和规划了一大批控制性水库群，随着这些控制性水库群的相继建成投运，跨流域大规模混联水库群系统的格局逐渐形成，给大规模水库...

长江上游干支流不仅是我国水资源配置的战略水源地，而且是西电东送工程的重要水电基地，流域内已建、在建和规划了一大批控制性水库群，随着这些控制性水库群的相继建成投运，跨流域大规模混联水库群系统的格局逐渐形成，给大规模水库群联合优化调度提出了更高的要求。研究工作针对流域大规模水库群联合优化调度面临的关键问题，以金中、雅砻江梯级水库与金下梯级为研究对象，引入混合优化方法进行水库群联合优化调度模型求解。研究表明，联合优化调度相较于各水库单独调度发电量均有所增加，发电总量平均增大2.8%，尤其在来水偏丰年份，通过水库群联合优化对发电量提升效果显著。其中，金下梯级增发电量平均占总体增发电量的70%以上，在发电总量较低的年份，金下梯级增发电量基本等于三流域总体增发电量，展现了金下梯级库容大、水头高、调蓄能力强的巨大优势。同时，金中和金下联合优化发电量大于雅砻江和金下联合优化发电量，若能通过投资并购、调度补偿等多种形式，探索形成金下梯级与金中梯级联合优化调度模式具有重要意义。

关键词：

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三峡坝址来水变化及水利工程对其影响分析

长江科学院院报 2022年第11期39卷 50-54页

作者：庞树森谢志刚徐涛胡翔吕祥熙中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443133 智慧长江与水电科学湖北省重点实验室湖北宜昌443133

气候变化和人类活动导致长江流域水资源年际、年内均发生变化。利用不同趋势分析和突变分析法,选取1890—2020年三峡坝址来水资料分析来水变化趋势以及溪洛渡、向家坝、三峡水库建库前后三峡坝址处年均、消落期、汛期、蓄水期来水变化... 详细信息

气候变化和人类活动导致长江流域水资源年际、年内均发生变化。利用不同趋势分析和突变分析法,选取1890—2020年三峡坝址来水资料分析来水变化趋势以及溪洛渡、向家坝、三峡水库建库前后三峡坝址处年均、消落期、汛期、蓄水期来水变化。结果表明:三峡坝址在年均、汛期、蓄水期来水减小趋势显著,消落期减小趋势不显著,三峡坝址来水变化趋势突变时间在1960年左右。溪洛渡和向家坝水库在枯水期向下游补水导致三峡坝址来水增加,造成溪洛渡、向家坝建库后三峡消落期来水比历史反向增大,说明巨型水库对长江上游及金沙江流域水资源时空分布影响较大。

关键词：来水变化趋势分析突变分析消落期巨型水库时空分布三峡坝址

金沙江下游梯级电站汛期及蓄水期调度策略研究

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中国农村水利水电 2023年第10期 230-239页

作者：刘亚新徐杨马皓宇卢佳汪涛叶德震中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443002 智慧长江与水电科学湖北省重点实验室湖北宜昌443002

金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四座水电站是长江防洪体系的重要组成部分。乌东德和白鹤滩水电站的建成运行,一方面使防洪调度的灵活性大大提高,另一方面也使得四座水库如何配合才能充分发挥梯级综合效益的问题变得更加复杂... 详细信息

金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四座水电站是长江防洪体系的重要组成部分。乌东德和白鹤滩水电站的建成运行,一方面使防洪调度的灵活性大大提高,另一方面也使得四座水库如何配合才能充分发挥梯级综合效益的问题变得更加复杂。以金沙江下游乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝梯级电站为研究对象,构建梯级电站优化调度模型,采用非线性规划和改进逐步优化混合算法求解,并基于长系列来水分析了梯级电站汛期及蓄水期的优化调度策略。结果表明:不同的来水条件下梯级电站呈现出不同的水库运用差异,若来水整体偏枯,则乌东德、溪洛渡、向家坝先释放防洪库容,白鹤滩后释放防洪库容;若来水前期偏枯后期偏丰,则乌东德、溪洛渡先释放防洪库容,白鹤滩、向家坝后释放防洪库容;若来水前期偏丰后期偏枯,则乌东德、白鹤滩、溪洛渡先释放防洪库容,向家坝后释放防洪库容;若来水整体偏丰,则乌东德、白鹤滩先释放防洪库容,溪洛渡、向家坝后释放防洪库容;四库防洪库容的运用随来水特征呈现出不同的分配比例。来水占比与梯级释放防洪库容占比呈现出较强的线性相关关系,通过线性拟合函数可以估计出各月的梯级防洪库容释放量。研究成果可为金沙江下游梯级电站的调度提供参考。

关键词：金沙江下游梯级电站梯级电站优化调度聚类调度策略

金沙江下游-三峡梯级水库联合调度技术及实践

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人民长江 2022年第11期53卷 203-210页

作者：陈辉赵云发梁志明中国长江电力股份有限公司湖北武汉430014 智慧长江与水电科学湖北省重点实验室湖北宜昌443000

金沙江下游-三峡梯级水库是治理长江及实施“长江大保护”的关键性工程,也是国家能源战略重要支撑性电源组。梯级水库水力、电力联系紧密,联合调度潜力巨大,如何运用调度好梯级水库契合时代发展需求,也是水资源高效利用技术领域的重大... 详细信息

金沙江下游-三峡梯级水库是治理长江及实施“长江大保护”的关键性工程,也是国家能源战略重要支撑性电源组。梯级水库水力、电力联系紧密,联合调度潜力巨大,如何运用调度好梯级水库契合时代发展需求,也是水资源高效利用技术领域的重大挑战。围绕实现梯级水库综合效益最大化这一目标,详细介绍了由多源水雨情站点融合技术、气象预报技术、流域水文预报技术和梯级水库联合优化调度技术组成的技术支撑体系,在该体系保障下实施了综合考虑防洪保障、航运畅通、生态保护以及水资源利用等多方面因素的金沙江下游-三峡梯级水库联合调度。实践结果表明:2003~2021年,金沙江下游-三峡梯级水库累计拦蓄洪量2280.02亿m^(3),保障了长江流域防洪安全;累计补水3308.84亿m^(3),平均增加三峡水库下游航道水深0.81 m,为长江经济带发展畅通了黄金水道;累计开展各类生态调度试验35次,助力了长江大保护;输送清洁能源29320亿kW·h,减排二氧化碳逾24.39亿t,为双碳目标实现贡献了绿色动能。

关键词：金沙江下游-三峡梯级水库水库联合调度防洪减灾综合效益长江流域

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金沙江下游水风光储联合调度技术研究与展望

人民长江 2022年第11期53卷 193-202页

作者：谢俊鲍正风曹辉徐杨卢佳中国长江电力股份有限公司湖北武汉430014 智慧长江与水电科学湖北省重点实验室湖北宜昌443000

金沙江下游水风光资源禀赋,是中国未来重点建设的千万千瓦级清洁能源基地,相较于国内普遍研究的百万千瓦量级,金沙江下游清洁能源基地多能互补系统规模势必愈加庞大、结构愈加复杂、调度要求愈加精细化,因此资源高效利用面临大规模风光... 详细信息

金沙江下游水风光资源禀赋,是中国未来重点建设的千万千瓦级清洁能源基地,相较于国内普遍研究的百万千瓦量级,金沙江下游清洁能源基地多能互补系统规模势必愈加庞大、结构愈加复杂、调度要求愈加精细化,因此资源高效利用面临大规模风光资源如何规划和接入、新能源间歇性时空发电规律如何描述、大规模多能互补系统长中短期运行如何协调等一系列新问题、新挑战。围绕金沙江下游水风光储系统实际规划和运行,阐明了水风光资源分布特性和多时空尺度互补性分析、清洁能源基地复杂系统多源信息监测感知、巨型电站群智能调度等现行的解决思路与方法。深入剖析了大规模风光电站、储能接入对流域梯级、电网的影响,在风光发电系统特性及描述、大规模风光储接入、水风光长中短期综合预报、水库群多维度精细化协同调度、多能互补系统多时空尺度调度运行方式等方面系统提炼了流域水风光储互补调度的技术难点与解决途径。建议从水库群多维度精细化协同调度、多耦合的流域水风光长中短期综合预报、水资源耦合系统动力学适应性调控建模、流域水风光抽蓄多能互补系统多时空尺度调度运行方式4个方面加强技术手段研究。研究成果可有力支撑金沙江下游数千万千瓦级清洁能源高效利用,助力国家“双碳”目标实现。

关键词：水风光储系统多能互补出力不确定性一体化调度协调控制金沙江

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基于机器学习的葛洲坝水电站日均出力预测

人民长江 2022年第4期53卷 201-209,220页

作者：刘亚新徐杨中国长江电力股份有限公司湖北宜昌443002 智慧长江与水电科学湖北省重点实验室湖北宜昌443002

考虑三峡水库与葛洲坝水电站的紧密水力联系以及三峡水库出库流量与葛洲坝水电站入库流量的不平衡现象,提出了基于极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting, XGBoost)和自回归差分移动平均模型(Autoregressive Integrated Moving Averag... 详细信息

考虑三峡水库与葛洲坝水电站的紧密水力联系以及三峡水库出库流量与葛洲坝水电站入库流量的不平衡现象,提出了基于极端梯度提升(eXtreme Gradient Boosting, XGBoost)和自回归差分移动平均模型(Autoregressive Integrated Moving Average model, ARIMA)这两种机器学习的葛洲坝水电站入库流量预测模型,以及基于贝叶斯岭回归的葛洲坝水电站日均出力预测模型,并将两种模型相结合进行葛洲坝水电站入库流量与日均出力预测。通过对2019年非弃水期的实验分析,结果表明:葛洲坝水电站入库流量预测模型优于传统的折算系数三日均值法,可降低流量预报误差;葛洲坝水电站日均出力预测模型具备较高的预测精度和较强的稳健性,可为葛洲坝水电站非弃水期日均出力计划编制提供参考。

关键词：入库流量日均出力机器学习贝叶斯岭回归葛洲坝水电站三峡水库

基于多种群引力粒子群算法的金下-三峡梯级水库群优化调度

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长江科学院院报 2023年

作者：汪涛徐杨刘亚新卢佳马皓宇中国长江电力股份有限公司三峡水利枢纽梯级调度通信中心中国长江电力股份有限公司智慧长江与水电科学湖北省重点实验室

金沙江下游至三峡已形成六库联合调度格局，调度维数增多，约束庞杂交织，优化目标多样，给调度方案制定带来极大困难。本文针对传统粒子群算法求解调度模型寻优能力不足的难题，提出多种群引力粒子群算法，建立优化调度模型并应用改进... 详细信息

金沙江下游至三峡已形成六库联合调度格局，调度维数增多，约束庞杂交织，优化目标多样，给调度方案制定带来极大困难。本文针对传统粒子群算法求解调度模型寻优能力不足的难题，提出多种群引力粒子群算法，建立优化调度模型并应用改进算法求解。算法测试和应用结果表明，多种群引力粒子群算法寻优性能更加先进，更适用于求解梯级水库优化调度问题。实例表明，上游龙头电站通过牺牲自身发电量可以使下游电站和梯级发电量增加。

关键词：粒子群算法算法改进梯级水库优化调度

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三峡库区水质空间特征及影响机制研究

人民长江 2023年

作者：习文祥祝贤彬潘红忠姚华明刘明亮长江大学油气地球化学与环境湖北省重点实验室长江大学资源与环境学院中国长江电力股份有限公司智慧长江与水电科学湖北省重点实验室

三峡工程建设运行后水库生态环境问题一直备受关注，库区水质状况复杂且不断变化，但在水库调度下库区水质空间特征及影响机制仍需探究。本文基于三峡水库2021年11个长江干流断面和2个支流断面的监测数据，利用水质指数(WQI)评价库区水... 详细信息

三峡工程建设运行后水库生态环境问题一直备受关注，库区水质状况复杂且不断变化，但在水库调度下库区水质空间特征及影响机制仍需探究。本文基于三峡水库2021年11个长江干流断面和2个支流断面的监测数据，利用水质指数(WQI)评价库区水质状况，并结合主成分分析(PCA)、Pearson相关性分析、单因素方差分析(One-way ANOVA)及随机森林(Random forest，RF)方法探究三峡库区在水库调度影响下水质的空间特征及影响机制。结果表明：(1)从空间尺度上看，各水质参数的变化具有明显的空间异质性，总体上水质状况从上游至坝前(朱沱到巫峡口断面)有所好转，朱杨溪断面的水质情况最差；(2)从月尺度上看，不同水质参数和WQI随年度水库调度规划期发生变化，TP和CODMn的浓度总体上呈现汛期(6-9月)>消落期(1-6月)和蓄水期(9-10月)>高水位期(10-12月)的特征，而DO、pH及WQI与前者相反，在消落期下降，汛期相对稳定，在蓄水期逐渐上升；(3)生态调度有益于库区水质，推测由于5月29日至6月3日和6月16日至22日开展2次以“促进产漂流性卵鱼类繁殖”为目标的生态调度使得6月份库区水质明显提升；(4)多种统计分析手段结合RF方法表明，不同水质参数之间存在明显关联，TN、TP、NH3-N及CODMn之间呈显著正相关(r > 0.3， p < 0.01)，pH和DO呈显著正相关(r = 0.428， p < 0.01)，各参数均显著影响三峡库区WQI(p < 0.01)，其中浊度是影响三峡库区水生生物的水质的最重要参数。本文的研究结果可为三峡库区水环境可持续发展和水资源合理配置提供理论依据。

关键词：三峡库区水质空间特征影响机制随机森林