大型跨流域调水水库多目标调度技术

任务来源：

技术领域：水文水资源

技术来源：省部计划，自主研发。发明名称：基于径流预报的供水型水库调度图动态控制方（ZL201610435139.8）。成果名称：大型跨流域调水水库多目标调度关键，获水利部长江水利委员会科学技术一等奖（证书编号：C20181006）。

技术原理

该技术在综合利用水库工程兼具跨流域调水、本流域供水、多区域发电等多重利用任务时，提出的解决水库综合效益协同优化的系统性成套技术。大型跨流域调水水库多目标调度技术主要包括水库供水调度动态控制、多维时间尺度嵌套发电调度和水库多目标协同优化等技术的组合，可根据工程实际情况单独或组合采用，适用于不同规模的水库工程综合利用运行管理和方案制定。

技术特色

（1）跨流域调水水库影响范围涉及水源区和受水区，水文情势的多地性和异步性，及供水区域、对象的复杂性，显著区别于单一流域一般性水库供水调度问题。为此，水库供水调度动态控制技术面对供水调度跨区域、多对象、多用户问题，通过预报径流的丰、枯差异动态调整水库供水水量在不同区域、对象、周期下的分配方式，实现了“大水多供、小水少供、动态控制”的水资源优化利用目标，为兼具综合利用任务的大型跨流域调水水库供水调度的方案决策提供科学指导。（2）跨流域调水水库发电调度面临本流域与跨流域水量分配、多方用水优先次序、电网负荷需求随机等问题，亟须研究平衡供水与电网需求的多时间尺度发电调度方式。为此，多维时间尺度嵌套发电调度技术分析了跨流域调水水库多维时间尺度发电调度模式与防洪、供水、航运调度方式的适应性和互补性，提出了响应跨流域调水要求的长-中-短期嵌套发电调度方案，为跨区域水能资源高效利用和区域电网安全稳定运行提供支撑。（3）跨流域调水水库兼具跨流域调水、本流域防洪、多区域发电等多重利用任务，亟须突破适应跨流域调水背景下实现其综合效益协同优化的水库综合利用方式，以指导实际运行。为此，水库多目标协同优化技术考虑本流域防洪、跨流域供水、多区域发电的不同需求，提出统筹防洪与兴利、供水与发电的通用型调度方案决策指标体系与评价模型，创建兼顾规划调度任务与实际运行环境的大型跨流域调水水库综合利用调度图编制方法，形成了水资源安全高效利用的系统解决方案。

技术指标

大型跨流域调水水库多目标调度技术是水库供水调度动态控制、多维时间尺度嵌套发电调度和水库多目标协同优化等技术的组合，可根据工程实际情况单独或组合采用，适用于不同规模的水库工程综合利用运行管理和方案制定，技术指标如下。（1）水库供水调度动态控制：①提出基于径流预报的水库供水调度方案或动态供水调度图1套；②综合分析影响水库水量分配、供水保证程度、调度方案执行的影响因子，构建水库供水调度方案的评价指标体系1套；③基于离散调度方案集的多属性决策方法，构建面向多目标均衡的供水调度方案决策模型1套。（2）多维时间尺度嵌套发电调度：①构建面向多任务协调的中长期发电调度模型1套；②提出平衡供水与调峰需求的短期发电优化调度模型1套；③提出了响应跨流域调水要求的长-中-短期嵌套发电调度方案1套。（3）水库多目标协同优化：①提出了基于多目标进化算法的综合利用水库多目标协同优化调度方法1套；②提出了统筹防洪与兴利、供水与发电的通用型调度方案决策指标体系与评价模型1套；③构建了兼顾规划调度任务与实际运行环境的水库综合利用的系统解决方案1套。

应用范围及前景

适用于水资源管理和水利工程管理领域，特别适用于综合利用水库工程的供水、发电、多目标调度方案编制。依托该项技术，编制的《丹江口水利枢纽调度规程（试行）》、《湖北省堵河潘口水电站调度规程（试行）》、2014—2018年度南水北调中线一期工程年度水量调度计划等调度规程及方案分别获得水利部及长江防总批复。对指导国家重点工程运行控制发挥了重要作用，显著提升了我国大型跨流域调水水库规划、设计、科研及运行管理水平，对推动行业科技进步具有重要作用。该项技术在南水北调中线、丹江口、潘口、亭子口等国家重点工程的运行管理中得到成功应用，产生了巨大的社会、经济和生态效益。典型应用案例：案例1：丹江口水利枢纽。该技术在湖北省汉江丹江口水库得到实施应用，丹江口水库是南水北调中线的供水水源工程，其供水对象包含汉江中下游、湖北唐西引丹灌区和南水北调中线一期工程三个部分，丹江口水库通过采用该技术有效协调了跨区域、多对象、多用户的复杂用水需求，有力保障了汉江中下游、鄂北地区和北京、天津、河北、河南四省市的用水需求。在确保枢纽和下游防洪对象防洪安全的前提下，丹江口水库在连续来水偏枯的不利形势下，2014—2015年、2015—2016年和2016—2017年，结合项目成果实施实现向北方供水效益合计约2.25亿元，丹江口水电站2015—2017年通过节水增发电量增加效益1149万元。案例2：潘口水利枢纽。2015—2017年潘口水利枢纽实现节水增发电量分别为0.119亿kW·h、0.124亿kW·h、0.118亿kW·h，本项目2015—2017年的发电效益合计137万元。

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