| 单词 | 水电站(群)短期优化运行 |
| 释义 | 【水电站(群)短期优化运行】 拼译：optimal short-term operation of hydroplants 是根据水电站水库群的长期(季、年、多年)优化调度所得的优化决策序列，即逐时段(月或旬、周)发电用水量(或发电量)，优化分配于全月或全旬、周内各日各小时，包括研究解决电力系统中水火电站间和各座水电站间、各座火电站间负荷的优化分配，以及水电站进行日调节时上下游不稳定流对运行方式的影响，和水资源综合利用对水电运行方式的影响等。水电站短期优化运行，对提高电力系统运行水平和经济效益，均有重要意义。由于短期优化运行的发电用水量是已知的，因而它属于确定性问题。 大约在20年代，美国、苏联等国就确立了费用等微增率理论，以后不断改进和发展，至今等微增率法仍然是日负荷优化分配方法之一。40年代利卡特(Ricard)提出了水火电站间经济负荷分配的协调方程式。60年代初扬(Yong，1967)用最优控制问题(OCP)研究了确定来水情况下单库的优化调度，他由动态规划最优化原理得关于最优总费用函数的递推方程，可求得最优控制问题的解。水库优化调度作为最优控制问题的研究，就其思想方法来说，与哈尔(Hall，1963等)等的工作是有联系的。这个研究具有重要意义，它可进一步引入像庞特里雅金(Pontryagin)的极大值原理，或微分动态规划方法，从而把水库优化调度问题变换为具有良好性能的常微分方程的二点边界值问题，而这个问题的求解有很多方便之处。此后哈尔(1968，1969)进一步作了研究，考虑了更多因素，改进了所用的优化方法，并为美国加州Shasta电站进行了实际优化计算。1970年罗斯(Roefs)和鲍廷(Bodin)把基本水库调度模型扩展到多库。1968年拉逊(Larson)用增量动态规划(IDP)求解了一个四库联合优化调度例子。1969年哈尔提出了离散微分动态规划(DDDP)，1971年赫特利(Heidari)等发展了它，并也用上述四库例子进行了计算，给出了数字结果，1975年Chow等发展了这种技术。1976年Nopmongcol和Askew也用该例试验了多重增量动态规划技术。1979年Murray和Yakowitz也用此问题说明他们的约束微分动态规划的效力，他们还把问题扩大到10座水库并计算了优化决策序列。作为大系统最优控制问题的水库优化调度计算，一个很大的困难是“维数灾”。微分动态规划(DIFF DP)、离散微分动态规划(DDDP)和状态增量动态规划(IDP)，这3种逐次逼近算法，在克服“维数灾”方面具有显著作用。对于一个n维状态向量，每个分量均匀离散为m个值，则用通常的离散动态规划(DDP)，将有mn个控制参加优选比较；若用DDDP法则仅有3n个控制参加优选比较，计算量大为减少，优点十分明显，但DDDP法的计算量仍随n迅速增加。IDP和DIFF DP在克服“维数灾”方面更为有效。用IDP进行多库调度，在优选第i库决策时，其余库决策保持不变。1979年Murray等用DIFF DP为四库例子作了试验比较，表明它远比DDDP好，也远比IDP好。用该法求解非线性规划问题(若可表为OCP形式)，其计算工作量比最好的非线性规划解法还要少。Yakowitz于1981年用该法求解了一个有40个状态变量的问题，他还在1982年为DIFFDP算法提出了一个收敛证明。在1981年Yakowitz还把IDP与高斯——赛德尔(GaussSeidel)解非线性方程的方法联系起来，分析了计算收敛问题。1981年加拿大屠勒(Turgeon)提出了逐步优化算法(POA法)，该法以1975年豪森和桑柯(Havson和Sancho)根据别尔曼最优化原理的思想所阐明的逐步最优化原理为基础，用于求解多状态动态规划问题。该法具有许多优越性，它与通常的动态规划及某些改进型动态规划逐次逼近算法不同，状态变量不必离散，因而可获得较精确的解；没有“维数灾”问题，在计算机里只需储存一条水库蓄水轨迹线；收敛是单调的，不同于任何变分法，并可达到整体最优解(1975年豪森、桑柯已证明)。它比DDDP、IDP、DIFF DP法优越，在非线规划和庞特里雅金极大值原理中，凸性质问题的一般假定已不再需要，甚至间断函数也是允许的；编制电算程序容易；此外，该法还可以考虑上下游水电站水库间的水流传播时间。为了更有效节省POA法计算时间，需要选择一条好的初始轨迹线。为此可采用对状态变量具有较粗网格的动态规划逐次逼近法(DPSA法)获得。对于非动态规划方法在水库调度中的应用研究，1980年拉森等(Lasdon)(非线规划)和舍莱斯等(Soares)(分解和协调技术)分别作了有益的探索。有的研究在对问题描述较粗糙的情况下，可求解较大规模的问题。动态规划及其各种改进型方法，在水库短期优化运行调度中是应用最为广泛和有效的方法。特别是POA法具有显著的优点和应用前景。在中国，水电站(群)短期优化调度的研究开始于60年代。1973年9月李钰心等根据该梯级的水头等具体情况，提出不考虑水头变化后效影响的流量微增率法，1984年5月扩展至考虑与不考虑梯级电站上下游水位变化后效影响的情况，应用此法，经济效益显著。80年代后期和90年代初，中国的研究成果有：利用极大值原理进行梯级水电站日经济调度，并在微机上应用(李平渊，1987)；求解非线性规划问题的混合乘子法(付诏辉，1989)；乘子法(王旭东，1991)；改进乘子法(卫志农等，1991)以及用广义简约梯度法求解非线性规划模型(朱教新，1989)。总之，水电站(群)短期优化运行问题，在理论方法上的研究成果较多，比较成熟，但结合实际，真正应用的还较少。今后研究热点有：(1)研究理论与实际紧密结合，计算量少、应用方便、可操作性强的模型算法和软件；(2)专家系统在短期优化运行中的应用；(3)大规模混联水电站群短期优化运行研究；(4)提高短期负荷预测和径流预报精度的研究。【参考文献】：1 Larson R．，State Increment Dynamic Programming，Elsevier，New York，19682 Heidari M．，Chow V T．Kokotovic P V．Water Resour．Res．，1971，7(2)：273～282．3 Murry D M．Yakowitz S T．，Water Resour．Res．，1979，15(4)：1017～10294 Turgeon A．，Water Resour，Res．，1981，17(3)5 华中工学院主编．水电站经济运行．北京：电力工业出版社，1981(北京水利电力经济研究所董子敖教授撰) |
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