日調(diào)節(jié)水電站梯級經(jīng)濟調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)與應用

水是一種綠色可再生能源，隨著我國電力市場的發(fā)展與完善，水電站的優(yōu)化調(diào)度成為保障電力系統(tǒng)安全和經(jīng)濟運行的重要技術(shù)工作。梯級水電站優(yōu)化調(diào)度控制問題比較復雜，尤其是二級以上具有較大調(diào)節(jié)水庫的梯級水電站的優(yōu)化調(diào)度其難度更大，受到相關(guān)學者的廣泛關(guān)注。本文就梯級水電站實時優(yōu)化調(diào)度與經(jīng)濟運行進行簡要分析。

水是一種綠色可再生能源，隨著我國電力市場的發(fā)展與完善，水電站的優(yōu)化調(diào)度成為保障電力系統(tǒng)安全和經(jīng)濟運行的重要技術(shù)工作。梯級水電站優(yōu)化調(diào)度控制問題比較復雜，尤其是二級以上具有較大調(diào)節(jié)水庫的梯級水電站的優(yōu)化調(diào)度其難度更大，受到相關(guān)學者的廣泛關(guān)注。本文就梯級水電站實時優(yōu)化調(diào)度與經(jīng)濟運行進行簡要分析。

介紹分析梯級電廠水電聯(lián)合調(diào)度的技術(shù)和策略,以及相應的計算機系統(tǒng)的組成原則。

分析了梯級水電站水電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度技術(shù),包括來水預報技術(shù)、計劃調(diào)度技術(shù)、實時調(diào)度技術(shù)和電力市場水電調(diào)度技術(shù),說明了這些技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向,并提出相應的計算機系統(tǒng)設計的主要目標和結(jié)構(gòu)要點。

本文作者通過對k判別式法基本原理及水電站水庫調(diào)度圖相結(jié)合的k判別式方法進行了分析。主要就水電站水庫優(yōu)化調(diào)度中,利用判別式法求解梯級水電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的運行規(guī)律進行了詳細的研究。同時以實例應用說明了該求解模型和方法在梯級水電站調(diào)度系統(tǒng)中是行之有效的。

針對傳統(tǒng)優(yōu)化算法在求解高維、復雜梯級水電站發(fā)電調(diào)度時易出現(xiàn)“維數(shù)災”，或陷入局部最優(yōu)解的缺陷，本文提出了免疫蛙跳算法（isfla）。該算法將克隆選擇算法嵌入到混洗蛙跳算法框架中，對混合之后的蛙群構(gòu)造子群體執(zhí)行免疫克隆選擇操作，同時使用改進的最差解更新方式提高其局部搜索能力。應用實踐表明，通過將isfla與標準混洗蛙跳算法、粒子群算法以及逐步優(yōu)化方法對比，isfla在求解梯級水電站發(fā)電優(yōu)化問題時具有明顯的優(yōu)越性。

梯級水電站聯(lián)合發(fā)電調(diào)度的優(yōu)化模型的確定在整個電網(wǎng)經(jīng)濟、安全運行中起著非常重要的作用。文中提出一種新的梯級水電站群聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的調(diào)度準則——以單位水體發(fā)電電價最高優(yōu)先發(fā)電,在此基礎上建立梯級水電站群聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型及其評價方法。首先建立基于四層水體的水庫能的水電站發(fā)電模型,在此基礎上提出單位水體發(fā)電電價的概念。建立優(yōu)化調(diào)度模型時,將電力系統(tǒng)中的負荷變化和在電力市場機制下分時上網(wǎng)電價的影響因素考慮在內(nèi)。該模型能較為客觀地反映梯級水電站運行情況,能給系統(tǒng)調(diào)度員做出最佳調(diào)度決策提供一定的依據(jù)。優(yōu)化仿真計算結(jié)果證明該調(diào)度準則具有可行性和適用性。

為保證梯級水電站安全、穩(wěn)定、高效運行,充分利用水資源,需要對梯級水電站進行聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度。根據(jù)梯級水電站蓄能最大原則,全方位考慮梯級水電站運行的約束條件,通過逐步搜索算法,對梯級水電站面臨時段的運行進行優(yōu)化計算,并根據(jù)優(yōu)化結(jié)果制定梯級水電站優(yōu)化調(diào)度規(guī)則。梯級水電站蓄能最大原則在短期能使梯級水電站蓄能最大,長期能使梯級水電站群發(fā)電量達到最大,根據(jù)梯級水電站蓄能最大原則制定的梯級水電站,短期調(diào)度規(guī)則能夠使梯級水電站取得效益最大化。

提出采用具有附加線性約束的網(wǎng)絡規(guī)劃法，可把混聯(lián)梯級水電站分解為幾個子網(wǎng)絡，簡化了每個子網(wǎng)絡的求解計算，從而加速大電網(wǎng)復雜的經(jīng)濟調(diào)度的計算速度。

梯級水電站中長期經(jīng)濟調(diào)度是一個典型非線性優(yōu)化問題，通常要求在滿足復雜的水力、電力約束條件，兼顧求解效率的同時實現(xiàn)梯級發(fā)電量最大。為有效解決這一問題，通過改進標準蝙蝠算法（batalgorithm，ba）更新策略和引入差分進化算法（differentialevolution，de）變異、選擇操作，提出一種改進的蝙蝠算法（improvedbatalgorithm，iba）。對標準蝙蝠算法更新策略進行以下改進：1）蝙蝠個體脈沖頻率不隨種群迭代而更新；2）蝙蝠個體脈沖發(fā)射率和脈沖音量隨種群迭代而更新；3）無條件接受全局搜索產(chǎn)生的新解，有條件接受局部搜索產(chǎn)生的新解；4）改進飛行速度公式，縮小新個體與當前種群最優(yōu)個體的偏離值。同時，針對蝙蝠算法種群多樣性差、易陷入局部最優(yōu)的缺點，引入差分進化算法中的變異、選擇操作，實現(xiàn)動態(tài)控制變異概率。建立兼顧梯級最小出力最大化的梯級總發(fā)電量最大模型，利用大渡河流域瀑布溝、深溪溝、枕頭壩一級梯級水電站經(jīng)濟調(diào)度問題實例，從流域長系列徑流資料中選取典型年，對iba的主要控制參數(shù)（縮放因子、最大迭代次數(shù)）進行測試與分析。采用iba、ba、逐步優(yōu)化算法（poa）對同一典型年進行模擬調(diào)度。從枯期出力特征、梯級發(fā)電量、算法運行時間3項指標綜合來看，對于復雜的梯級水電站經(jīng)濟調(diào)度問題，改進的蝙蝠算法能夠在枯水期給電網(wǎng)提供盡可能大而穩(wěn)定的出力，同時縮短計算時間，獲得更高精度解。

本文首先從目標函數(shù)和約束條件兩個方面,介紹了梯級水電站優(yōu)化調(diào)度的各類數(shù)學模型.然后對目前研究比較廣泛的各類優(yōu)化算法進行了綜述.最后指出隨著水電能源的開發(fā),梯級水庫優(yōu)化調(diào)度下一步可能的發(fā)展方向.

為有效利用水能資源,蘇北灌溉總渠沿線高良澗閘、運東閘、運西分水閘及阜寧腰閘4座水閘兩側(cè)均裝設了水輪機組,組成了成梯級混聯(lián)式布置水電站。為獲得最大經(jīng)濟效益,實現(xiàn)站間最優(yōu)水位組合調(diào)度,采用期望值模型構(gòu)建法建立由4個水電站組成的水電站群總發(fā)電效益模型,應用動態(tài)隨機最優(yōu)控制中極值理論分析研究了水電站機組流量和水頭及上下游電站間水位的聯(lián)系,計算出發(fā)電效益最大的聯(lián)合最佳水位,以實現(xiàn)4座梯級混聯(lián)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度。

隨著經(jīng)濟社會不斷發(fā)展,我國能源結(jié)構(gòu)也隨著不斷變化,水電資源作為一項重要能源,其發(fā)展好壞直接關(guān)系到我國的可持續(xù)發(fā)展道路.梯級水電站作為水電的一種關(guān)鍵形式,必須對其進行發(fā)電優(yōu)化調(diào)度,從而保證水資源得到合理利用.本文主要針對梯級水電站的主要特點和未來發(fā)展方向,總結(jié)了我國的一些成果,并深入分析了其運行過程中的主要問題,通過對模型進行改進,對其進行優(yōu)化調(diào)度,提出了新的調(diào)度模型.

介紹了目前國內(nèi)對于梯級水電站優(yōu)化調(diào)度問題的研究和實踐現(xiàn)狀,重點研究了優(yōu)化調(diào)度模型的建立和優(yōu)化算法。

宏觀視角下的流域梯級水電站聯(lián)合調(diào)度金沙江區(qū)域梯級水電站邁入\"調(diào)控一體化\"時代長江上游大型水電站群聯(lián)合調(diào)度發(fā)展戰(zhàn)略流域梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的必要性及對節(jié)能減排的作用氣候變化條件下的三峽梯級水庫調(diào)度長江上游大型水電站群聯(lián)合調(diào)度關(guān)鍵科技問題探討

建立了梯級水電站短期周優(yōu)化調(diào)度的梯級蓄能最大模型,在此基礎上采用動態(tài)搜索算法對其進行求解。通過嚴密的理論推導和詳盡的實例分析探討了流域梯級電站負荷最優(yōu)分配規(guī)律。梯級電站負荷最優(yōu)分配主要由梯級水庫的區(qū)間入流關(guān)系和水庫特性決定,其結(jié)論可指導流域梯級電站優(yōu)化運行,為集控中心調(diào)度和指導實際應用提供參考。調(diào)度決策者尚需根據(jù)本文的研究方法針對本流域和電站的特性制定符合自身的最優(yōu)調(diào)度規(guī)則。

遺傳算法是一種簡單、適用的搜索方法,經(jīng)常用于解決非線性復雜的問題。水庫群的最優(yōu)調(diào)度問題,就是利用搜索算法根據(jù)水庫群進出水和綜合利用情況,把水電站水庫看作一個系統(tǒng),把系統(tǒng)的各元素,輸入/輸出參數(shù)等簡化和假設后建立簡化通用的數(shù)學模型,用搜索算法對該數(shù)學模型進行優(yōu)化仿真,得出最優(yōu)解。

在市場環(huán)境中系統(tǒng)電價和負荷一定的情況下,將效益最大化作為系統(tǒng)優(yōu)化準則,運用水資源價值系數(shù)、設備運行費、折舊費及其他費用等成本因素,建立分時電價梯級水電站短期優(yōu)化調(diào)度模型;構(gòu)造了求解該模型的層結(jié)構(gòu)蟻群算法,采用啟發(fā)式規(guī)則解決解的多樣性和機組啟停問題,采用精英策略節(jié)約計算內(nèi)存和優(yōu)化時間。最后,運用我國西南地區(qū)某梯級流域中三個連續(xù)水電站的數(shù)據(jù)建立了調(diào)度模型并運用層結(jié)構(gòu)算法進行仿真;并從理論方面分析了仿真結(jié)果中的每一個變化,對精英區(qū)大小的選擇作了討論,分析表明仿真結(jié)果與理論分析保持一致,說明建立的模型是合理的,提出的方法是可行而有效的。

對梯級水電站水能計算方程中各要素及梯級電站豐水期、枯水期、平水期的發(fā)電水頭和機組工作情況進行了研究。以某梯級水電站為例,計算了無調(diào)度和有調(diào)度時的發(fā)電效益。結(jié)果表明:在不進行調(diào)節(jié)的情況下,全年發(fā)電總量為316.75億kw.h;在進行調(diào)節(jié)的情況下,全年發(fā)電總量為327.11億kw.h,增發(fā)效益為2.59億元,效益增加近3.3%。

預報和調(diào)度是水調(diào)自動化系統(tǒng)的重要高級應用功能。為了實現(xiàn)預報和調(diào)度功能,必須研究和開發(fā)相應的應用軟件。本文介紹了黃河上游梯級水電站短期(日)優(yōu)化調(diào)度軟件的開發(fā)及應用:短期優(yōu)化調(diào)度模型和廠內(nèi)經(jīng)濟運行模型及相應的算法;調(diào)度軟件的開發(fā);軟件的功能及應用。

如今，廣大民眾對能源的需求量越來越高，但是我國的能源可用量卻越來越少，在這種情況下，對水、電能源結(jié)構(gòu)進行調(diào)整是勢在必行的。其實，梯級水電站優(yōu)化調(diào)度已經(jīng)得到了廣大民眾的普遍關(guān)注．而本研究就將針對“梯級水電站優(yōu)化調(diào)度模型與算法研究”這一主題進行詳細的闡述，使廣大民眾對這方面的內(nèi)容有一個更加全面且深入的了解。

提出一種應用搜索法、動態(tài)規(guī)劃法實現(xiàn)梯級水電站日經(jīng)濟運行的數(shù)學模型和算法。它既可用于實時的梯級水電站發(fā)電控制，又可用于控制梯級水電站日發(fā)電計劃。本數(shù)學模型和算法理論上嚴謹、計算時間比較短，能滿足實際運行的需求，此模型和算法應用于東江梯級電站、仿真計算的結(jié)果比較滿意。