梯级水库发电与生态流量协同优化的混合线性正交渐进算法研究

《Scientific Reports》：A Modified linearized orthogonal progressive optimization algorithm coordinates hydropower generation and ecological flow requirements in cascade reservoirs

　　

摘要

协调水电发电与生态保护仍然是梯级水库运行中的重大挑战。传统运行策略往往优先保障发电而忽视下游生态流量需求（EFRs），从而破坏水文情势并导致生态退化。本研究提出了一种梯级水库多目标优化模型，同时最大化发电量和最小化生态水量亏缺。引入了一种改进的年内分配流量法（IDFM）来表征年内生态基流过程。开发了一种基于混合整数线性规划（MILP）的改进线性化正交渐进优化算法（MLOPOA），以提高解的质量、收敛速率和计算效率。该方法应用于中国金沙江下游至三峡梯级系统。在代表性的丰水年、平水年和枯水年，MLOPOA 保持了零生态水量亏缺和零约束违背。与满足这两个条件的最佳基准解相比，MLOPOA 的水电发电量分别提高了 0.80%、0.27% 和 0.92%。通过将动态 EFR 约束集成到混合优化框架中，该方法为大型梯级水库系统的可持续运行提供了稳健的技术支持。