水利調(diào)度優(yōu)化技術發(fā)展概況

水利調(diào)度優(yōu)化理論的研究和實施開始于20世紀40年代至50年代初期。當時主要是應用古典優(yōu)化理論，研究單目標水庫的最佳調(diào)度（運行）方案。自50年代中期以來，由于現(xiàn)代應用數(shù)學和電子計算機技術的迅速發(fā)展，系統(tǒng)分析方法和優(yōu)化理論逐步被引入到水利工程運行調(diào)度中來，并與過去傳統(tǒng)調(diào)度技術相結合，使得水利調(diào)度優(yōu)化技術得到了更快的發(fā)展，在實踐上已見成效。中國自20世紀50年代后期開始進行這方面的研究。70年代以來，結合生產(chǎn)實踐，在一些大型水庫及水電站（如柘溪、豐滿、新安江、獅子灘等水電站，以及丹江口水利樞紐和黃河上游梯級電站、古田溪梯級電站等）擬定了優(yōu)化調(diào)度方案，通過實施使發(fā)電效益及綜合利用效益均有一定的提高。

包括：明確所研究問題的內(nèi)容和邊界條件，確定預期目標，建立數(shù)學模型；選擇適當?shù)膬?yōu)化方法，對數(shù)學模型求解；檢驗模型效果。

建立數(shù)學模型 ?、贁M定輸入函數(shù)──徑流過程，根據(jù)徑流描述方法，可分為隨機徑流過程和確定性徑流過程;②根據(jù)工程運用準則和效益函數(shù)，建立目標函數(shù);③按照工程規(guī)模、設備能力、系統(tǒng)邊界條件以及特定的限制條件等建立約束方程；④建立水量平衡和能量平衡方程（狀態(tài)方程）。

模型求解 　求解方法一般為:在一定約束條件下,求目標函數(shù)的最優(yōu)解。早期曾利用多元函數(shù)求無條件（不考慮約束條件）極值,利用拉格朗日乘子求條件極值,利用變分法求泛函(目標函數(shù)用泛函表示)極值等。這類方法由于不適應隨機模型求解，而在應用上受到局限。自20世紀50年代中期以來，較廣泛地應用動態(tài)規(guī)劃法（包括微分動態(tài)規(guī)劃、增量動態(tài)規(guī)劃等）擬定水庫優(yōu)化策略，能較好地解決隨機過程和多種約束條件的求解問題。對于多庫或多種水利工程聯(lián)合調(diào)度，常應用系統(tǒng)的分解和協(xié)調(diào)理論，分層次求解統(tǒng)一調(diào)度的最優(yōu)策略。

效果檢驗 　一般采用長系列水文資料分別進行優(yōu)化方案和常規(guī)方案調(diào)度計算，要求優(yōu)化方案在滿足各種約束條件(包括正常供水或供電)的前提下，經(jīng)濟效果（發(fā)電量或供水量）較常規(guī)方案為佳。

為適應國民經(jīng)濟各部門的需要，運用水利工程在時間、空間上對天然徑流進行重新分配或調(diào)節(jié)江河湖泊水位。水利調(diào)度的主要任務,在于保證水利工程安全,滿足除害興利、綜合利用水資源的要求。水利調(diào)度按效益可分為防洪調(diào)度、興利調(diào)度；按工程可分為水庫調(diào)度、水閘調(diào)度等。由于水庫在水利系統(tǒng)中常處于主導地位，故水庫調(diào)度往往是水利調(diào)度的中心環(huán)節(jié)。

微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度是一種非線性、多模型、多目標的復雜系統(tǒng)優(yōu)化問題。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的能量供需平衡是優(yōu)化調(diào)度首先要解決的問題。微電網(wǎng)作為一種新型的電力系統(tǒng)網(wǎng)絡也是如此。微電網(wǎng)能量平衡的基本任務是指在一定的控制策略下，使微電網(wǎng)中的各分布式電源及儲能裝置的輸出功率滿足微電網(wǎng)的負荷需求，保證微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定，實現(xiàn)微電網(wǎng)的經(jīng)濟優(yōu)化運行。

與傳統(tǒng)的電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度相比，微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度模型更加復雜。

首先，微電網(wǎng)能夠為地區(qū)提高熱（冷）/電負荷，因此，在考慮電功率平衡的同時，也要保證熱（冷）負荷供需平衡。

其次，微電網(wǎng)中分布式電源發(fā)電形式各異，其運行特性各不相同。而風力發(fā)電、光伏發(fā)電等可再生能源也易受天氣因素影響。同時這類電源容量較小，單一的負荷變化都可能對微電網(wǎng)的功率平衡產(chǎn)生顯著影響。

最后，微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度不僅僅需要考慮發(fā)電的經(jīng)濟成本，還需要考慮分布式電源組合的整體環(huán)境效益。這就無形中增加了微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度的難度，由原來傳統(tǒng)的單目標優(yōu)化問題轉變成了一個多目標的優(yōu)化問題。

因此，微電網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度必須從微電網(wǎng)整體出發(fā)，考慮微電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性與環(huán)保性，綜合熱（冷）/電負荷需求、分布式電源發(fā)電特性、電能質(zhì)量要求、需求側管理等信息，確定各個微電源的處理分配、微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間的交互功率以及負荷控制命令，實現(xiàn)微電網(wǎng)中的各分布式電源、儲能單元與負荷間的最佳配置。

目前，對含多種分布式電源的微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度問題，國內(nèi)外學者已做了一些相關的研究。 2100433B

中華人民共和國成立后，建成了許多大型的、效益顯著的水利系統(tǒng)，如海河水系永定河以防洪和供水為主的水利系統(tǒng)，長江流域的漢江防洪系統(tǒng)工程，黃河上游的梯級水電站、河套灌區(qū)和黃河中下游以防洪、灌溉為主的水利系統(tǒng)，淮河中游的淠史杭灌區(qū)和下游蘇北地區(qū)兼有防洪、灌溉、航運、排水等效益的綜合利用水利系統(tǒng)等。目前較大的水利系統(tǒng)均有較完整的調(diào)度機構，實行計劃調(diào)度，普遍運用水庫調(diào)度圖開展水庫調(diào)度。中國在水庫水沙調(diào)度、水庫預報調(diào)度、綜合利用水庫調(diào)度等方面都積累了一定的實踐經(jīng)驗，在水利調(diào)度優(yōu)化技術方面也已進行了探索與初步應用，但發(fā)展尚不平衡，有些先進技術，尚需進一步推廣應用。如推廣應用系統(tǒng)工程的理論與方法,擬定最優(yōu)調(diào)度運用方式,建立水利調(diào)度自動化系統(tǒng)（見水利管理自動化系統(tǒng)），從而逐步實現(xiàn)水利調(diào)度的最優(yōu)化、自動化。