Комплексное использование и охрана водных ресурсов - Юшманов О.Л.
Скачать (прямая ссылка):
кая модель кая модель 1 1 кая модель
1
функциониро - функциониро I 1 функциониро
|
аания пер8ого вания Второго I j вания п-го
компонента ВСХ компонента ВСХ 1 J компонента ВСХ
1
I---
Рис. 8.2. Схема решения задачи плановой оптимизации водораспре-деления:
Л fix})—производственная функция; *3.0^)—функция затрат /-го участника ВХС.
Оперативная оптимизация. Оперативную оптимизацию проводят при оперативном управлении водохозяйственными системами в процессе эксплуатации. Вопросы эксплуатации ВХС рассматривают также на стадии проектирования, когда вместе с выбором оптимальных параметров ВХС рассчитывают оптимальные варианты ее функционирования. В условиях неопределенности, связанных с характером поступления воды и водопотребления, такая постановка проблемы приводит к двухэтапной задаче стохастического программирования.
Если принять в качестве критерия расчетные затраты, то критерий оптимизации можно записать:
2 3i + Mrain2 3i (yt)
i~ i
i= 1
¦mm.
(8.9)
¦W,
/=1
где 3i(xi) —функция затрат i-го компонента ВХС при выделении ему на этапе плановой оптимизации водных ресурсов в объеме Xi\ 3i(yi) —функция компенсирующих затрат i-ro компонента ВХС при дефиците воды на этапе оперативной оптимизации по сравнению с объемом воды хи выделенным ему на первом этапе; t/i — размер указанного дефицита; п — число компонентов ВХС; А — множество допустимых значений лМ — знак математического ожидания; W — реальный сток в момент водораспределения.
Производственные функции водопотребителей. Для
построения функций затрат, а также при проведении оперативного управления ВХС необходимо знать зависимость объема произведенной продукции от объема использованных для этой цели водных ресурсов. Эту зависимость называют производственной функцией (рис. 8.3).
Производственные функции вычисляют на основе решения одноцелевых (то есть в рамках одной отрасли) оптимизационных задач, которые, в свою очередь, решают путем построения математических мо-делия-ИИ орошаемого земле" делей, отражающих функционирование рассматриваемого
J — для субаридной зоны; 2 —
для аридной зоны. КОМПОНвНТа.
При построении производственных функций необходимо прежде всего оценить верхний и нижний пределы развития рассматриваемого компонента.
Верхний предел характеризует уровень производства продукции определенного состава и качества в условиях, когда нет ограничения в потреблении воды. Он зависит от наличия сырья и трудовых ресурсов, то есть от социально-политических и природных факторов, и определяется заданием плановых органов. Этот максимальный объем производства в оптимизационных расчетах можно принять в качестве условного плана выпуска продукции, достижение которого обязательно во всех вариантах распределения воды (на основных и дополняющих объектах). При определении нижнего предела учитывают, что уменьшение водоподачи ниже некоторого объема, зависящего от вида производства, может привести к полному прекращению производства или к необратимым изменениям. Поэтому объем воды, выделяемый объекту ВХС, должен быть выше этого минимально допустимого объема либо необходимо рассматривать вариант структуры ВХС без этого объекта.
Рассмотрим особенности построения производственных функций некоторых компонентов водохозяйственной системы.
Производственные функции гидроэнергетического компонента ВХС строят на основе математических моделей, описывающих процесс превращения в электрическую энергию некоторого объема воды, проходящего*под переменным во времени напором через турбины гидроэлектростанции. При этом учитывают не только количество произведенной электроэнергии, но и особые функции гидроэлектростанций в энергосистеме как высокоманевренной установки, что позволяет использовать ее для покрытия пиков графика нагрузки энергосистемы. Поэтому мощность ГЭС зависит не только от объема и напора воды, и но и от конфигурации части суточного графика нагрузки энергосистемы, покрываемой за счет мощности гидроэлектростанции. Необходим также учет вида регулирования стока, от которого зависит изменение напора на ГЭС в течение расчетного интервала времени. Вышеприведенные обстоятельства показывают, что производственные функции гидроэнергетики неоднозначны и их нужно конкретизировать для различных схематизаций использования водной энергии. Необходи-
мость учета того обстоятельства, что гидроэнергетика является одновременно элементом водохозяйственной и энергетической систем, усложняет процедуру построения производственных функций. Задача оптимизации режима работы гидроэлектростанции, являющейся основой для получения производственной функции гидроэнергетики, решается совместно с проблемой оптимального управления режимами энергетической системы.
