CN101705671A - 黄河上游梯级水电站运行设计与优化调度方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及黄河上游梯级水电站群的联合运行设计与优化调度方法，包括以下步骤：通过水位传感器测量各电站日平均水库水位及电站下游日平均尾水位，通过超声流量计测量各电站下泄流量；通过梯级水电站联合优化调度模型模块建立梯级水库联合优化调度模型；通过调度轨迹的计算和分析模块进行梯级水电站联合优化调度轨迹的计算和分析；通过梯级水电站群系统联合运行设计模块对梯级水电站群系统联合运行设计；通过梯级水电站群系统联合调度模块对梯级水电站群系统联合调度。本发明简明实用，针对性强，可使拉西瓦和积石峡投运后黄河上游梯级电站群多年平均发电量增加约4.7亿度，兰州断面供水保证率达到95％，技术经济效益将是十分显著的。

Description

黄河上游梯级水电站运行设计与优化调度方法及设备

技术领域

本发明涉及黄河上游梯级水电站运行设计与优化调度方法及设备。

背景技术

纵观黄河上游梯级水库优化调度研究历史，在早、中期主要是分析建模与算法改进，侧重于调度理论研究。近年来，随着理论研究的日渐成熟和完善，水库优化调度研究也更注重于与生产实际相结合，注重研究成果向生产的转化，以弥补理论研究与实际应用的差距。结合生产需要和具体问题，研究探讨适合某一具体河流或区域、简便实用、并为生产管理者所接受的水库调度模型及应用方法，成为水库优化调度研究的一个热点和发展趋势。

黄河上游梯级水电站群中，具有年以上调节能力的只有龙羊峡与刘家峡水电站。龙羊峡水库具有多年调节能力，而且处于梯级水库中的龙头地位，具有一定的调节灵活性，在梯级联合调度中起着补偿作用，但补偿调节将损失上游电站的发电效益。

自龙刘两库联合调度机制形成20年以来，随着梯级电站群的不断扩大，西北电网建设规模和结构发生了根本改变，沿黄地区综合用水需求也发生了显著变化，使得原有的龙羊峡、刘家峡水库径流常规联合调度设计方案满足不了目前黄河上游梯级水电调度安全经济运行需要。随着梯级公伯峡、拉西瓦、积石峡等电站的先后投产发电，三个电站为西北电网新增容量6720MW(导致水电容量比原设计增加87％)，其投产并网运行后，黄河上游梯级水电站运行方式将发生较大变化，对电网的安全稳定经济运行也将产生重大影响。因此，借拉西瓦、积石峡两个大型水电站即将投产之机，开展龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡、刘家峡六个大型骨干直调水电站径流常规调度和联合优化调度技术研究，对保障黄河上游梯级水电站群长期安全高效运行以及西北电网外向型电网发展战略，提高西北电网水电调度技术水平具有重要的现实意义。其中，研究龙羊峡水库的合理补偿方式及其联合优化调度图是本研究的技术关键之一；刘家峡水库在梯级水库中处于控制下泄流量的地位，因此，对刘家峡水库运行方式以及该水库防凌预留库容的研究成为黄河上游梯级水电站径流调度的又一技术难点。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种黄河上游梯级水电站运行设计与优化调度方法及设备，该方法和设备简明实用，针对性强，可使拉西瓦和积石峡投运后黄河上游梯级电站群多年平均发电量大幅增加，同时可提高兰州断面供水保证率。

本发明提供的技术方案是：

一种黄河上游梯级水电站群的联合运行设计与优化调度方法，包括以下步骤：

步骤1，通过水位传感器测量龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡和刘家峡六个水电站日平均水库水位及电站下游日平均尾水位，通过超声流量计测量各电站下泄流量；

步骤2，通过梯级水电站联合优化调度模型模块建立梯级水库联合优化调度模型：利用步骤1测量的数据，建立龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡和刘家峡六个水电站各自的水库水位和库容关系曲线，下游尾水位和流量关系曲线，并根据上述水库水位和库容关系曲线和下游尾水位和流量关系曲线及各水库长系列的入库径流过程，以各梯级水电站的保证出力、兰州断面下泄流量及其保证率、以及各水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，以梯级水电站发电量最大化为目标函数，建立梯级水库联合优化调度模型；

步骤3，通过调度轨迹的计算和分析模块进行梯级水电站联合优化调度轨迹的计算和分析：采用离散微分动态规划算法，得出调度目标值，即满足约束条件的最优策略和最优轨迹；

步骤4，通过梯级水电站群系统联合运行设计模块对梯级水电站群系统联合运行设计：以龙羊峡水电站为补偿电站，拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡和刘家峡水电站均为龙羊峡电站的被补偿电站；在满足兰州断面以下综合用水要求条件下，按刘家峡水电站各月保持平均水位运行，求其出力过程线；在凌汛期由刘家峡水库控制下泄流量，梯级出力由龙羊峡电站进行补偿；刘家峡水库在每年11月底腾出防凌库容，以拦蓄龙羊峡水库因补偿梯级发电而下泄的水量；

步骤5，通过梯级水电站群系统联合调度模块对梯级水电站群系统联合调度：根据步骤3所述的梯级水库联合优化调度模型模块的优化计算结果，结合步骤4所述的梯级水电站群系统联合运行方式，按下述规则进行梯级水电站群联合调度：

1)当水位传感器测量得到的水库实际蓄水位落于保证供水区时，梯级水电站群系统联合调度模块指令水电站按保证供水流量580m³/s发电，再按下表1各月倍比系数对上述供水流量进行修正；

表1

月份	5	6	7	8	9	10	11	12	1	2	3	4
													倍比系数	1.0	1.2	0.8	0.9	1.2	0.9	1.0	0.8	0.8	1.0	1.0	1.5

2)当水位传感器测量得到的水库实际蓄水位落于加大供水区时，梯级水电站群系统联合调度模块指令水电站按1.1倍的保证供水流量638m³/s发电，再按表1各月倍比系数对638m³/s供水流量进行修正；

3)当水位传感器测量得到的水库实际蓄水位落于降低供水区时，梯级水电站群系统联合调度模块指令水电站按0.8倍的保证供水流量464m³/s发电，再按表1各月倍比系数对464m³/s供水流量进行修正；

4)刘家峡电站出流量由梯级水电站群系统联合调度模块控制，按以下函数关系调度：Q_刘＝a+bZ_刘+cQ_龙，式中Q_刘为刘家峡电站出流量、Z_刘为由水位传感器实时测得的刘家峡水库水位、Q_龙为超声流量测量装置实时测得的龙羊峡出流量：a，b，c为表2所示的各月的调度函数系数。

表2

月份	a	b	C
				5	-55913.9	32.6	0.6
6	-58488.6	34.2	0.4
				7	-64292.5	37.6	0.7
8	-53718.5	31.4	0.9
				9	-8466.1	4.9	1.0
10	-25415.4	14.8	1.1
				11	-52453.8	30.5	1.1
12	-21280.0	12.4	0.9
				1	-21175.0	12.3	1.0
2	-36272.9	21.0	0.8
				3	-12625.2	-7.3	0.7
4	-46916.7	27.4	0.5

上述步骤2中的梯级水电站群系统调度模型的动态规划表述为：

(1)阶段变量：以月为时段T，T＝1080；阶段变量为水库运行计算时段序号t，t＝1，2，...，T；

(2)状态变量：以龙羊峡、刘家峡时段蓄水量为状态变量；

(3)决策变量：以龙羊峡、刘家峡出库流量为决策变量；

(4)状态转移方程：状态转移方程为水量平衡方程；

(5)离散微分动态规划递推方程；

将梯级水电站发电量最大化的目标函数按离散微分动态规划及其逐时段递推算法表达为如下递推方程：

$\left\{\begin{array}{cc}{F}_1^{*}\left(V_1\right)=P_1& \\ F_t^{*}\left(V_t\right)=\underset{Q_t}{\max }\{P_t+F_{t-1}^{*}\left(V_{t-1}\right)\}& t=\mathrm{2,3},...T\end{array}\right.$

式中，VX_t≤V_t≤VM_t    t＝1，2，...，T，VX_t、VM_t分别表示第t时段水库蓄水状态(如库容或水位)的下、上限值；F^* _t(V₁)表示第1时段水库处于V₁状态的发电量指标值，由出力值P₁表示；F^* _t(V_t)表示第t时段水库处于状态V_t(如库容或水位)的发电量指标函数值，它是由计算期初始状态出发沿最优运行轨迹转移至V_t的累积发电量指标，其中，P_t表示第t时段的计算出力值，F^* _t-1(V_t-1)表示第t-1时段余留发电量指标值。

上述步骤2中的梯级水电站群系统调度模型，其调度轨迹的计算分析过程为：

(1)假设一个可行的初始试验轨迹，再由状态转移方程推算出相应的初始试验策略，与此同时可得相应的目标函数初始值F′；

(2)在状态和决策的可行域内，选取水库状态增量

ΔV_i(t)(t＝1，2，...T，i＝1，2，...N^M)，并按V⁰(t)+ΔV_i(t)在初始试验轨迹周围形成廊道；每次递推计算，就在该次形成的廊道区域内进行；

(3)在廊道中，用常规动态规划寻求最大效益p_K，其中角标K表示迭代次数，K＝0，1，2，...；且反演确定相应轨迹{V_K(t)}和策略{Q_K(t)}；

(4)以第K次迭代所得的改善轨迹替代假设的试验轨迹，并作为第K+1次迭代的试验轨迹和试验策略进行重复计算，并对本次迭代和前次迭代所得的试验轨迹进行比较；

(5)不断地迭代计算，直到水库状态增量ΔV_i(t)减小到小于10^-6，且前后二次迭代所得的试验轨迹之绝对误差也小于10^-6，则结束初始试验策略和初始试验轨迹的迭代，从而求得最优策略{Q^*(t)}和最优轨迹{V^*(t)}，以及最优目标函数值F^*。

本发明还提供了实现上述的梯级水电站群的联合运行与优化调度方法的设备，包括水库水位传感器和电站超声流量测量装置、梯级水库联合优化调度模型模块、调度轨迹的计算和分析模块、梯级水电站群系统联合运行设计模块和梯级水电站群系统联合调度模块，所述的水库水位传感器、电站超声流量测量装置、梯级水库联合优化调度模型模块、调度轨迹的计算和分析模块、梯级水电站群系统联合运行设计模块和梯级水电站群系统联合调度模块相连接。

技术效果

黄河上游梯级水电站群的联合运行及优化调度方法简明实用，针对性强，可使拉西瓦和积石峡投运后黄河上游梯级电站群多年平均发电量增加约4.7亿度，兰州断面供水保证率达到95％，技术经济效益将是十分显著的。

附图说明

图1为龙羊峡水库联合调度图；

图2为刘家峡水库辅助调度图。

具体实施方式

(一)计算分析所用约束条件的确立和数据获取

首先分析梯级水电站的组成与特性，明确梯级电站联合运行的任务及其特点；其次，收集计算采用的基本资料，如各电站参数、长系列径流资料、综合用水量过程以及水库水量损失；最后确定计算约束条件，包括发电保证率、供水保证率、防洪要求、综合用水要求。其中综合用水要求由兰州断面下游的工农业生产需水量、生活需水量、河道生态环境需水量和防凌需水量共同组成。

通过水位传感器测量龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡和刘家峡六个水电站日平均水库水位及电站下游日平均尾水位，通过超声流量计测量各电站下泄流量；

(二)梯级水电站群系统模拟调度模型模块的建立

梯级水电站的联合运行调度通常以梯级整体发电效益较佳为目标，建立梯级水电站群长期优化调度模型模块，给定历史长系列水文资料，采用二维离散微分动态规划(DDDP)优化算法进行优化计算。根据优化成果，分析龙羊峡、刘家峡的补偿关系，确定龙羊峡水电站为补偿电站，拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡和刘家峡水电站均为龙羊峡电站的被补偿电站。

梯级水电站群系统调度模型模块的动态规划表述为：

(1)阶段变量：以月为时段T，T＝1080；阶段变量为水库运行计算时段序号t，t＝1，2，...，T；

(2)状态变量：以龙羊峡、刘家峡时段蓄水量为状态变量；

(3)决策变量：以龙羊峡、刘家峡出库流量为决策变量；

(4)状态转移方程：状态转移方程为水量平衡方程；

(5)离散微分动态规划递推方程；

将梯级水电站发电量最大化的目标函数按离散微分动态规划及其逐时段递推算法表达为如下递推方程：

$\left\{\begin{array}{cc}{F}_1^{*}\left(V_1\right)=P_1& \\ F_t^{*}\left(V_t\right)=\underset{Q_t}{\max }\{P_t+F_{t-1}^{*}\left(V_{t-1}\right)\}& t=\mathrm{2,3},...T\end{array}\right.$

式中，VX_t≤V_t≤VM_t    t＝1，2，...，T，VX_t、VM_t分别表示第t时段水库蓄水状态(如库容或水位)的下、上限值；F^* _t(V₁)表示第1时段水库处于V₁状态(如库容或水位)的发电量指标值，由出力值P₁表示；F^* _t(V_t)表示第t时段水库处于状态V_t(如库容或水位)的发电量指标函数值，它是由计算期初始状态出发沿最优运行轨迹转移至V_t的累积发电量指标，其中，P_t表示第t时段的计算出力值，F^* _t-1(V_t-1)表示第t-1时段余留发电量指标值；

(三)龙羊峡、刘家峡水库调度方式模块设计

基于优化调度成果，分别对灌溉用水期、蓄水期以及凌汛期进行分析，得到发电破坏出力与保证出力比例、发电破坏方式、破坏供水与保证供水比例、供水破坏方式以及凌汛期的控制方式，由此明确龙刘两库的补偿关系，以及两库的蓄放水次序，制定出龙羊峡、刘家峡水库的调度方式。具体方法为：

1)灌溉用水高峰期

每年4月下旬开始至6月中下旬，是灌溉用水高峰期，此时，兰州以下综合用水较大，为满足下游用水要求，梯级电站将产生强制加大出力。为减少强制出力，增加梯级保证出力，由刘家峡水库进行反调节，按下游用水流量发电，为下游供水，以满足综合用水要求。龙羊峡电站在满足龙刘区间综合利用要求的情况下，减小发电出力。

2)蓄水期

汛期及汛末河流来水量较大，是水库蓄水期，水库在满足发电及综合用水要求的情况下可以将多余的水量拦蓄在水库中.在7月至9月上旬的汛期，龙、刘两库分别拦蓄干流及区间洪水.此时，如果龙羊峡以下各区间来水不能满足综合用水要求，则由龙羊峡水库补水.为减少梯级强制出力，刘家峡水库一般不蓄水，只有当区间来水满足综合用水要求后尚有剩余，或梯级总出力小于调度图上的应发出力，或予计到月末龙库水位将超过防洪限制水位时，刘家峡水库可以在防洪限制水位下蓄水.在9月中旬至10月的汛末，龙、刘两库都抓住洪水末期水量蓄水，一般每年10月底刘家峡水库都可蓄至较高的水位，以增加不蓄电能.

3)凌汛期

防凌运用期也是水库的供水期，每年1月至次年3月为防凌运用期，梯级出力由龙羊峡电站进行补偿。为满足梯级发电要求，刘家峡水库在11月底必须腾出一定的库容，以拦蓄龙羊峡水库在防凌期间因补偿梯级发电而下泄的水量。3月底刘家峡水库一般年份均可蓄至正常蓄水位。4月份龙羊峡为增加发电量，并为下游综合用水补水。刘家峡水库此时水位较高，除为减少强迫出力进行反调节而降低水位外，均可保持高水位运行。

(四)梯级水电站联合调度模块及联合调度图应用

为了使整个梯级获得更大的效益，在兼顾其他综合利用要求的前提下，把联合运行的水电站群看成一个整体，利用各水电站的不同特点，取长补短，协调工作，即进行补偿调节，使水电站群总的保证出力最大，年发电量尽可能多。其他综合利用要求，在计算中作为约束条件加以满足。

根据黄河上游梯级水电站长系列调节计算得到梯级保证出力，求出龙羊峡水库保证出力区的上下包线，拟定一条综合用水防破坏线和刘家峡水库防凌调配曲线，并选出若干枯水年进行等出力调节计算，对上述曲线进行修正。经长系列调节计算验证，完善龙羊峡水库保证出力区的上下调配曲线、供水防破坏线以及防凌调度线，得到龙羊峡、刘家峡水库调度图，如附图1和附图2。将数值程序化的联合调度图与前述水库水位传感信号和电站下泄流量超声测量系统相连接，形成梯级水电站联合调度模块。

黄河上游梯级水电站联合运行梯级发电及综合用水以龙羊峡水库联合调度图来判别控泄，进行梯级宏观控制。通过调度图拟定梯级水库的基本调度规则。在龙羊峡水库联合调度图和刘家峡水库辅助调度图中，包括上基本供水线①，下基本供水线②，发电及供水共同保证区③，正常蓄水位④，加大出力区⑤，发电供水破坏区(降低供水区)⑥，校核洪水位⑦，防洪调度区⑧，防凌调度区⑨和降低供水线⑩。龙羊峡水库联合调度图的基本应用规则如下：

1)当水库实际蓄水位落于上基本供水线①、下基本供水线②及两线之间的发电及供水保证区③时，则水电站按保证供水工作，即结合保证供水流量580m³/s发电，再按各月倍比进行修正，(各月倍比参见附表1，下同)；

附表1龙羊峡水库各月泄流量的倍比系数表

月份	5	6	7	8	9	10	11	12	1	2	3	4
													倍比系数	1.0	1.2	0.8	0.9	1.2	0.9	1.0	0.8	0.8	1.0	1.0	1.5

2)当水位传感器测量得到的水库实际蓄水位落于上基本供水线①与正常蓄水位④间的加大出力区⑤时，则水电站按加大供水工作，即结合1.1倍的保证供水流量638m³/s发电，再按各月倍比进行修正；

3)当水位传感器测量得到的水库实际蓄水位落于下基本供水线②以下的降低供水区⑥时，则水电站按相应降低供水线⑩工作，即结合0.8倍的保证供水流量464m³/s发电，再按各月倍比进行修正；

4)当水位传感器测量得到的水库实际蓄水位上升至防洪调度区⑧时，水库按大坝设计洪水的调洪规则和调洪方式下泄，则水电站按预想出力工作。

刘家峡电站出流量由梯级水电站群系统联合调度模块控制，按以下函数关系调度：电站出流量Q_刘与刘家峡水位Z_刘、龙羊峡出流量Q_龙的函数关系如下：

Q_刘＝a+bZ_刘+cQ_龙

其中a，b，c为各月的调度函数系数，参见附表2。

附表2刘家峡水库各月调度函数系数表

月份	a	b	c
				5	-55913.9	32.6	0.6
6	-58488.6	34.2	0.4
				7	-64292.5	37.6	0.7
8	-53718.5	31.4	0.9
				9	-8466.1	4.9	1.0
10	-25415.4	14.8	1.1
				11	-52453.8	30.5	1.1
12	-21280.0	12.4	0.9
				1	-21175.0	12.3	1.0
2	-36272.9	21.0	0.8
				3	-12625.2	-7.3	0.7
4	-46916.7	27.4	0.5

Claims (4)

1.一种黄河上游梯级水电站群的联合运行设计与优化调度方法，包括以下步骤：

步骤1，通过水位传感器测量龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡和刘家峡六个水电站日平均水库水位及电站下游日平均尾水位，通过超声流量计测量各电站下泄流量；

步骤2，通过梯级水电站联合优化调度模型模块建立梯级水库联合优化调度模型：利用步骤1测量的数据，建立龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡和刘家峡六个水电站各自的水库水位和库容关系曲线，下游尾水位和流量关系曲线，并根据上述水库水位和库容关系曲线和下游尾水位和流量关系曲线及各水库长系列的入库径流过程，以各梯级水电站的保证出力、兰州断面下泄流量及其保证率、以及各水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，以梯级水电站发电量最大化为目标函数，建立梯级水库联合优化调度模型；

步骤3，通过调度轨迹的计算和分析模块进行梯级水电站联合优化调度轨迹的计算和分析：采用离散微分动态规划算法，得出调度目标值，即满足约束条件的最优策略和最优轨迹；

步骤4，通过梯级水电站群系统联合运行设计模块对梯级水电站群系统联合运行设计：以龙羊峡水电站为补偿电站，拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡和刘家峡水电站均为龙羊峡电站的被补偿电站；在满足兰州断面以下综合用水要求条件下，按刘家峡水电站各月保持平均水位运行，求其出力过程线；在凌汛期由刘家峡水库控制下泄流量，梯级出力由龙羊峡电站进行补偿；刘家峡水库在每年11月底腾出防凌库容，以拦蓄龙羊峡水库因补偿梯级发电而下泄的水量；

步骤5，通过梯级水电站群系统联合调度模块对梯级水电站群系统联合调度：根据步骤3所述的梯级水库联合优化调度模型模块的优化计算结果，结合步骤4所述的梯级水电站群系统联合运行方式，按下述规则进行梯级水电站群联合调度：

1)当水位传感器测量得到的水库实际蓄水位落于保证供水区时，梯级水电站群系统联合调度模块指令水电站按保证供水流量580m³/s发电，再按下表1各月倍比系数对上述供水流量进行修正；

表1

  月份   5   6   7   8   9   10   11   12   1   2   3   4   倍比系数   1.0   1.2   0.8   0.9   1.2   0.9   1.0   0.8   0.8   1.0   1.0   1.5

2)当水位传感器测量得到的水库实际蓄水位落于加大供水区时，梯级水电站群系统联合调度模块指令水电站按1.1倍的保证供水流量638m³/s发电，再按表1各月倍比系数对638m³/s供水流量进行修正；

3)当水位传感器测量得到的水库实际蓄水位落于降低供水区时，梯级水电站群系统联合调度模块指令水电站按0.8倍的保证供水流量464m³/s发电，再按表1各月倍比系数对464m³/s供水流量进行修正；

4)刘家峡电站出流量由梯级水电站群系统联合调度模块控制，按以下函数关系调度：Q_刘＝a+bZ_刘+cQ_龙，式中Q_刘为刘家峡电站出流量、Z_刘为由水位传感器实时测得的刘家峡水库水位、Q_龙为超声流量测量装置实时测得的龙羊峡出流量：a，b，c为表2所示的各月的调度函数系数

表2

  月份   a   b   C   5   -55913.9   32.6   0.6   6   -58488.6   34.2   0.4   7   -64292.5   37.6   0.7   8   -53718.5   31.4   0.9   9   -8466.1   4.9   1.0   10   -25415.4   14.8   1.1   11   -52453.8   30.5   1.1   12   -21280.0   12.4   0.9   1   -21175.0   12.3   1.0   2   -36272.9   21.0   0.8   3   -12625.2   -7.3   0.7   4   -46916.7   27.4   0.5

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2中的梯级水电站群系统调度模型的动态规划表述为：

(1)阶段变量：以月为时段T，T＝1080；阶段变量为水库运行计算时段序号t，t＝1，2，...，T；

(2)状态变量：以龙羊峡、刘家峡时段蓄水量为状态变量；

(3)决策变量：以龙羊峡、刘家峡出库流量为决策变量；

(4)状态转移方程：状态转移方程为水量平衡方程；

(5)离散微分动态规划递推方程；

将梯级水电站发电量最大化的目标函数按离散微分动态规划及其逐时段递推算法表达为如下递推方程：

$\left\{\begin{array}{c}{F}_1^{*}\left(V_1\right)=P_1\\ F_t^{*}\left(V_t\right)=\underset{Q_t}{\max }\{P_t+F_{t-1}^{*}\left(V_{t-1}\right)\}\end{array}\right.t=\mathrm{2,3},...T$

式中，VX_t≤V_t≤VM_t    t＝1，2，...，T，VX_t、VM_t分别表示第t时段水库蓄水状态的下、上限值；F^* ₁(V₁)表示第1时段水库处于V₁状态的发电量指标值，由出力值P₁表示；F^* _t(V_t)表示第t时段水库处于状态V_t的发电量指标函数值，它是由计算期初始状态出发沿最优运行轨迹转移至V_t的累积发电量指标，其中，P_t表示第t时段的计算出力值，F^* _t-1(V_t-1)表示第t-1时段余留发电量指标值；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤2中的梯级水电站群系统调度模型，其调度轨迹的计算分析过程为：

(1)假设一个可行的初始试验轨迹，再由状态转移方程推算出相应的初始试验策略，与此同时可得相应的目标函数初始值F′；

(2)在状态和决策的可行域内，选取水库状态增量

ΔV_i(t)(t＝1，2，...T，i＝1，2，...N^M)，并按V⁰(t)+ΔV_i(t)在初始试验轨迹周围形成廊道；每次递推计算，就在该次形成的廊道区域内进行；

(3)在廊道中，用常规动态规划寻求最大效益p_K，其中角标K表示迭代次数，K＝0，1，2，...；且反演确定相应轨迹{V_K(t)}和策略{Q_K(t)}；

(4)以第K次迭代所得的改善轨迹替代假设的试验轨迹，并作为第K+1次迭代的试验轨迹和试验策略进行重复计算，并对本次迭代和前次迭代所得的试验轨迹进行比较；

(5)不断地迭代计算，直到水库状态增量ΔV_i(t)减小到小于10^-6，且前后二次迭代所得的试验轨迹之绝对误差也小于10^-6，则结束初始试验策略和初始试验轨迹的迭代，从而求得最优策略{Q^*(t)}和最优轨迹{V^*(t)}，以及最优目标函数值F^*。

4.一种实现权利要求1所述的梯级水电站群的联合运行与优化调度方法的设备，包括水库水位传感器和电站超声流量测量装置、梯级水库联合优化调度模型模块、调度轨迹的计算和分析模块、梯级水电站群系统联合运行设计模块和梯级水电站群系统联合调度模块，所述的水库水位传感器、电站超声流量测量装置、梯级水库联合优化调度模型模块、调度轨迹的计算和分析模块、梯级水电站群系统联合运行设计模块和梯级水电站群系统联合调度模块相连接。

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