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水利水电技术第41卷2010年第6期

水电站中长期发电调度理论研究

赵立远，陈智梁，陈洪波

(国电新疆吉林台水电开发有限公司，新疆乌鲁木齐830002)

关键词：水库调度；水电站发电调度；优化模型中图分类号：F407.9(245)文献标识码：B

1水库调度发展回顾

水库调度始于20世纪初，最初是应用经验的方法(以实测水文要素为依据),利用水库对洪水和枯水进行调节。而后逐步发展形成了以水库调度图为指南的水库调度方法，至今仍被广泛采用。50年代以来，由于现代应用数学、径流调节理论、电子计算技术及实时控制技术的迅速发展，使得以经济效益最大为目标的水库优化调度理论得到了迅速发展，特别是以水电站和电力系统经济运行为目标的水电站水库优化调度日益完善，并在实际运用中取得较好效果。经过多年发展，形成了4种较为成熟、应用较多的水库

调度优化技术：(1)线性规划；(2)大系统递阶分析理论；(3)动态规划；(4)多目标决策方法。其中又尤以动态规划应用最为广泛。其他领域一些基本理论的发展也为优化调度技术引入了一些新方法。

线性规划模型必须在有变量间关系为线性和凸函数的假定下才能建立。利用线性规划模型进行水库调度具有能获得全局最优解和无须假定初始调度策略的优点，并且线性规划模型有成熟的标准程序可以选用。但实际中，由于线性假设的限制，以及问题规模的增大导致求解困难的原因，使其在实际中不能得到广泛的运用。

大系统递阶分析方法使用多重建模、分解—协调、聚合一分解等方法来求解大系统、多层次、多阶段的复杂决策问题。大系统非线性规划分解理论基础是Lagrange乘子理论，在此基础上将复杂大系统分解成多个独立子系统，先对各个子系统求最优解，然后从整个系统出发，在各个子系统之间进行协调，得到使整个系统最优的解。使用分解—协调方法可以有效降维，使复杂问题简化成简单问题，是解决库群复杂大系统问题的有效方法。聚合—分解方法的基本思路是

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文章编号：1000-0860(2010)06-0080-04

把水库群的高维决策问题聚合分解为多个二维决策子问题再进行求解，该方法是对原有水库聚合法的改进。

动态规划是水库优化调度中应用最为广泛的方法。用动态规划求解水库调度问题存在两个基本假设：(1)目标函数的可分性；(2)状态变量的无后效性。由于动态规划存在因向量维数增加而导致计算机存储量和计算复杂度急剧增加的“维数灾”问题，所以众多学者研究得出了许多降维方法。其中在水库水电站调度计算中使用比较多的有以下几种：(1)动态规划逐次逼近法(DynamicProgrammingwithSuccessiveApproximations,DPSA);(2)逐次优化算法(ProgressiveOptimalityAlgo-rithm,POA);(3)增量动态规划法(IncrementDynamicProgramming,IDP);(4)离散微分动态规划(DiscreteDifferentialDynamicProgramming,DDDP)。

动态规划逐次逼近法(DPSA)将一个多维问题分解为多个一维问题求解。求解时，假定其他水库运行轨迹不变的条件下对其中1个水库的运行策略进行优化。这样依次对每个水库进行寻优，使水库群的运行策略不断改进，直至目标函数不能改善为止，所得策略即为算法求得的最优策略。

逐次优化算法(POA)是将多阶段决策问题分解为一系列两阶段寻优问题，逐步求解，经过多轮迭代后得到优化解。其中在两阶段寻优中可使用DP也可以使用其他非线性规划算法。POA法对问题的目标函数和约束条件有较严格的要求，要求目标函数具有凸性条件、初末状态一定等。

增量动态规划法(IDP)也是一种迭代寻优方法，它要求先选取初始轨迹，然后在该轨迹上下各取一个

收稿日期：2010-03-26

作者简介：赵立远(1962一),男，北京人，高级工程师。

WaterResouresandHydropouerEngineeringVoL41No.6

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赵立远，等//水电站中长期发电调度理论研究

初始增量形成一个以初始轨迹为中心的廊道。在该廊道区用动态规划进行寻优计算，得出一条新的轨迹线，若该轨迹线与初始轨迹线不重合，则以该新轨迹线为初始轨迹再次寻优直至收敛(新旧轨迹线重合)说明该步长下已不能增优了。再减小步长重复上述计算直至步长达到规定范围内，此时的轨迹线即为算法的最优轨迹线。

离散微分动态规划(DDDP)也是通过迭代计算达