并联供水水库解析调度规则研究I：两阶段模型-水利学报.DOC

并联供水水库解析调度规则研究I：两阶段模型 ， 曾祥1※，郭旭宁2，方洪斌1 （1. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室，湖北 武汉 430072 2. 中国水利水电科学研究院 水资源研究所，北京 100038） 摘要：水库群调度规则关系复杂，相互影响又相互制约，是水库调度研究的难点与焦点问题。并联水库系统两阶段联合调度模型，推导并给出了一套新的具有解析表达形式的并联水库系统联合调度规则，它包括确定时段总供水量规则、蓄水量空间分布规则分配水规则这套新调度规则在一定程度上克服了现有并联水库调度规则系统性、适用性较差以及表述形式不统一的缺陷，同时明显优越于由限制供水规则Hedging rule）确定时段总供水量和由参数式规则Parametric rule）进行供水任务分配的组合调度规则。 关键词：并联水库群；两阶段调度模型；调度规则；；中图分类号：TV697 文献标识码：A 1水库群调度的核心是充分发挥其补偿调节作用，而调度规则的好坏又直接影响补偿调节作用的发挥[]。水库群调度规则主要包括确定水库群系统逐时段总水量的供水规则、确定蓄水量空间分布规则总供水任务在各库之间的分配规则，这规则之间关系复杂，相互影响与相互制约，是水库群调度的焦点与难点问题。 目前国内外关于并联供水水库系统调度规则的研究较多，主要侧重于供水规则和分配水规则的研究。供水规则研究主要方法有单库限制供水规则[]（Hedging rule）聚合水库调度图[]以及两库并联系统的二维调度图[]这三种方法，分配水规则主要有补偿调节规则[]、空间规则[]（Space rule）、纽约市规则[]（New York rule）和参数式规则[]（Parametric rule），这分配水规则是在时段总供水量已经确定前提下使用的规则。实际的并联水库群系统调度中组合使用供水与分配水规则，如限制供水规则和参数式规则的联合运用[]、聚合水库调度图与补偿调节规则的联合运用[]。供水规则与分配水规则，但在一定程度上存在系统性适用条件较差表述形式不统一的问题，系统性较差主要表现在供水规则和分水规则是在不同的优化框架下得到的，联合使用保证最优性条件；适用条件差表现空间规则只适用于蓄水期和有准确来水预报，限制供水规则适用于单库供水问题表述形式不统一有调度图、调度原则和数学表达式等多种形式，因此有必要研究具有一定系统性、适用性和表示形式相对统一的并联水库系统联合调度规则，特别是具有一定系统性与适用性的解析表达形式的调度规则。 近年来，两阶段模型在单库调度研究中取得了重要理论成果[9-13]，这类模型将调度期划分为面临时段和余留期来研究关于面临时段供水量、限制供水的启动和停止等调度规则。Draper和Lund []、Shiau []建立了不同目标函数条件下的两阶段水库调度模型，给出了时段供水量、限制供水的启动和停止的解析表达式，You [-12]和Zhao等[13]分别讨论了来水不确定性以及水库调度约束条件对两阶段调度模型最优性条件与调度规则的影响。两阶段模型得到的调度规则具有一定系统性、适用性和表示形式统一的优点，但遗憾的是这些成果仅限于单库。 本文两阶段调度模型研究成果基础，并联水库系统两阶段联合调度模型，给出了关于并联水库系统、蓄水量空间分布规则的解析表达式，理论分析表明这些调度规则具有系统性强、适用范围较广和表示形式统一的优点，并且拓展了单库的限制供水规则与蓄水量分配的参数式规则。 2并联水库系统两阶段联合调度模型 2.1 模型的建立 在供水水库群长时序调度过程中，特别是在遭遇连续枯水年份的情况下，水库存在着当前时段每个水库应该向用水户供多少水，以及为了未来时段的供水，应该在时段末蓄多少水的问题，两阶段调度模型的建立可以较好地解决该问题。在模型中，目标函数主要是使水库群当前时段的供水效益与时段末蓄水效益之和最化。模型的约束条件包括：（1）水库水量平衡方程；（2）水库蓄水量不超过其蓄水能力的上限、下限要求；（3）水库的供水量不小于零；（4）库群的总供水量不小于用水户的最小供水需求以及不大于需水量。 图1 并联水库群向共同用水户联合供水调度示意图 模型的具体数学表述如下： (1) (2) (3) (4)