河流生态需水及生态调控模型探讨

梯级水库的生态调度模型复杂，它们之间不仅存在电力方面的联系，还存在水力方面的联系，约束条件多，是一个具有多约束的非线性优化问题，求解较复杂。本节主要建立梯级水库优化调度模型，主要包括目标函数和约束方程。

3.3.3.1　目标函数

按照综合利用要求，水库生态调度综合考虑梯级水库的社会经济和生态效益，目前，目标函数设定主要有：国民经济效益最大或国民经济费用最小；梯级水电站发电量最大；在满足网调负荷要求下，梯级水电站总耗水量最小；梯级水电站总蓄能量最大；以上游水电站耗水量最小等。其中较为常用的经济效益目标为梯级水库总发电量最大，社会效益目标为梯级水库供水量最大，生态效益目标为梯级水库对水文情势影响程度最小。具体目标函数如下。

（1）经济效益目标：梯级水库总发电量最大

其中发电水头计算公式为

式中 H——计算水头（净水头）；

Z上——电站厂前水位；

Z下——下游尾水水位；

ΔH——水头损失。

（2）社会效益目标：梯级水库供水量最大

（3）生态效益目标：梯级水库对生态水文情势影响程度最小

式中 ωj——各个生态水文指标权重；(www.xing528.com)

μj——所选生态水文指标改变程度值。

3.3.3.2　约束条件

梯级水库调度中，约束条件一般包括水量平衡方程，蓄水位约束，发电量约束，防洪约束，航运约束等，具体约束条件如下。

（1）水量平衡方程

（2）蓄水水位约束

（3）发电流量约束

（4）电站出力限制

（5）供水流量限制

（6）水库下泄流量约束

（7）非负条件约束。上述所有变量均为非负数。