长期优化调度教学演示软件开发研究 本文关键词：调度，演示，优化，长期，教学
长期优化调度教学演示软件开发研究 本文简介：摘要：水库中长期优化调度是水库调度中的重要内容，也是水电站水库运行与调度课程的主要研究对象。文章基于动态规划及其改进算法，开发了水电站水库中长期优化调度教学演示软件，该软件可实现从预先设置的水库中选择所需要的水库进行计算，设置优化计算的初始水位和终止水位，调度期可选择月、旬、日或多日，计算结果图表可
长期优化调度教学演示软件开发研究 本文内容：
摘要：水库中长期优化调度是水库调度中的重要内容，也是水电站水库运行与调度课程的主要研究对象。文章基于动态规划及其改进算法，开发了水电站水库中长期优化调度教学演示软件，该软件可实现从预先设置的水库中选择所需要的水库进行计算，设置优化计算的初始水位和终止水位，调度期可选择月、旬、日或多日，计算结果图表可对应查看，结果统计值显示和交互计算，等等功能。该软件可以在课堂演示，使学生了解水电站水库优化调度的基本思路、初始条件设置、计算结果展示及系统界面基本结构等内容，为水库调度实践打下了良好基础。
关键词：水库中长期优化调度；教学演示；软件开发
一、前言
水电站水库运行与调度是水文水资源专业及相关专业学生需要掌握的重要内容，水库中长期优化调度是提高水资源利用率和水能资源利用率的重要措施。水库管理人员和水库发电调度研究人员通常需要做水库的年计划、月计划等调度计划，此时水库的中长期调度就显得非常重要，为快速方便地进行水电站水库中长期优化调度计算，并分析在改变入库流量、水库水位和下泄流量等各种情景下水电站水库的运行情况和水能资源的获取情况，开发软件的交互计算功能就显得很有必要。本软件不仅实现了水电站水库中长期调度中的基本功能，还实现了对优化计算结果进行交互计算的功能，具有较强的实用价值。
二、水电站水库中长期优化调度理论方法
水电站水库优化调度是运用系统工程的理论和最优化技术，借助于电子计算机寻求最优准则达到极值的最优运行策略及相应决策。即根据水库的入流过程和综合利用要求，制定并实现水电站及其水库长期最优运行调度方式，以获得尽可能大的运行效益，使水电站及其水库的设备能力得到充分发挥，使水利、水能资源得到充分合理的利用。水电站水库中长期运行调度研究以季、年或多年为计算期的水库最优运行调度方式问题。在中长期调度中，天然入库径流变化和水库调节能力的影响非常显著，调度信息的随机性和不确定性比较复杂，计算期和计算时段的选取也非常复杂，计算期可以是年、多年，也可以是蓄水期或供水期，计算时段可以是不等或相等的若干计算时段，如“旬”、“月”、“季”等，有时汛期选择旬，非汛期选择月。水电站水库的运行，必须合理利用流量和水头，以获得最大的发电效益。优化计算方法有传统的动态规划及其改进算法、遗传算法、粒子群算法等进化算法。
三、水电站水库中长期优化调度教学演示软件设计
1.设计目的。为使水库调度工作人员能够快速方便地进行水电站水库中长期优化调度计算，并方便地进行入库流量、水位和下泄流量的交互计算，便于开展水库发电调度计划的制订和水能特性分析工作，也方便在课堂上给学生演示水电站水库中长期优化调度的基本工作流程、结果分析及基本调度系统的结构及使用方法。2.软件功能。本软件主要功能如下：①可从预先设置的水库中选择需要计算的水库；②可选择计算期起始和终止日期，该计算期的入库流量数据应该预先设置；③计算结果以图形和表格形式同时显示；④交互计算功能；⑤详细计算结果的Excel显示；⑥调度结果特征值统计功能。3.数据准备。根据水电站水库中长期优化调度任务，需要水库和水电站的基础资料，如水库特性资料，特征水位、库容曲线，水电站特性资料，装机容量、出力系数，等等。初始条件包括计算期初末水位、计算期内的确定性来水过程等。
四、水电站水库中长期优化调度教学演示软件使用
1.软件主界面。整个界面由左、中、右三部分组成，如图1所示，左侧为参数选择区，包括水库选择、参数参考和设置、计算期选择、计算时段选择和计算按钮；中间是图表显示区，分上、下两部分，上部分显示调度结果表，下部分显示调度结果图形；右侧是交互计算选择和结果统计区，中间三个按钮分别可以选择查看结果表、调度图和Excel详细计算结果。2.优化调度计算。在“水库选择”处选择一个需要进行发电调度的水库，如图2所示。所选水库对应的特征信息将自动显示在下方相应的位置。其中，保证出力、出力系数、初始水位和末水位数值可在界面进行设置和调整。在“计算期选择”位置选择计算期初和末的时间即计算时段，如图3所示。单击“计算”按钮即可进行计算。计算结果显示在结果显示区，如图4所示。3.发电调度结果统计和查看。从图4可知，优化调度的主要计算结果表显示在上方，图形显示在下方。调度结果统计值自动显示在发电调度结果统计”区，包括平均入流、平均发电流量、平均水位、平均水头、平均出力、总发电量、发电保证率、弃水量等。如果需要查看更详细的结果，可点击“打开Excel结果表”按钮，打开保存在Excel表格中的详细计算结果，如图6所示。4.交互计算。分别点击交互计算选择下的“更改入库流量”、“更改水位”、“更改出库流量”。根据实际需要在结果表格对应列进行数值修改。点击“交互计算”按钮，可以得到交互计算结果。5.方案保存和导入。软件还实现了方案保存和方案导入功能，对计算结果进行保存和导入。
作者：艾学山 高志云 支悦 董祚 单位：武汉大学水利水电学院 湖北城市建设职业技术学院
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