時(shí)間尺度對(duì)梯級(jí)水電站發(fā)電調(diào)度建模準(zhǔn)確度影響

利用變尺度混沌優(yōu)化算法(mutativescalechaosoptimizationalgorithm,mscoa)對(duì)梯級(jí)水電站水庫(kù)調(diào)度問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。主要思想是利用混沌運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)性,由logistic方程隨機(jī)生成混沌序列;將其載波到包含水電站目標(biāo)函數(shù)可行域s的一個(gè)區(qū)域;利用隨機(jī)性、遍歷性和規(guī)律性,不斷縮小優(yōu)化變量的搜索空間和提高搜索精度進(jìn)行全局尋優(yōu),從中搜索屬于可行域s的解;同時(shí)在搜索中引入解向量?jī)?yōu)選,將解向量中那些接近全局最優(yōu)解的分量找出,構(gòu)成一個(gè)新的向量,代入目標(biāo)函數(shù)中進(jìn)行計(jì)算,從而找出全局最優(yōu)解,最終求出水電站水庫(kù)發(fā)電調(diào)度的最優(yōu)調(diào)度線(xiàn)。實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明,算法可以求解具有復(fù)雜約束條件的非線(xiàn)性梯級(jí)水電站水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題。算法求解精度高,具有較大的實(shí)用價(jià)值,為求解梯級(jí)水電站水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題提供了一種有效算法。

滿(mǎn)發(fā)流量是水電站規(guī)劃設(shè)計(jì)的重要參數(shù),但其對(duì)梯級(jí)水電站發(fā)電量的影響卻鮮有研究。以串聯(lián)型梯級(jí)水電站為例,構(gòu)建了梯級(jí)水電系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和約束條件,給出了梯級(jí)水電系統(tǒng)的調(diào)度策略,通過(guò)實(shí)例仿真得出滿(mǎn)發(fā)流量與梯級(jí)水電站發(fā)電量之間的關(guān)系曲線(xiàn)。結(jié)果表明,上級(jí)水電站的滿(mǎn)發(fā)流量對(duì)下級(jí)水電站發(fā)電量的影響很小,梯級(jí)水電站的發(fā)電量主要受本級(jí)電站滿(mǎn)發(fā)流量的影響。各級(jí)水電站的滿(mǎn)發(fā)流量與其發(fā)電量之間的關(guān)系曲線(xiàn)態(tài)勢(shì)相似,都存在一個(gè)峰值點(diǎn)。

隨著我國(guó)節(jié)能發(fā)電調(diào)度政策的逐步實(shí)施,梯級(jí)水電站在新的調(diào)度方式下如何優(yōu)化運(yùn)行已成為當(dāng)前重要的研究課題。以總蓄能耗用最小為目標(biāo),研究了梯級(jí)水電站節(jié)能運(yùn)行的短期優(yōu)化調(diào)度模型,采用退火遺傳算法進(jìn)行求解,并對(duì)火溪河梯級(jí)水電站進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算。結(jié)果表明,該短期優(yōu)化調(diào)度模型能夠提高梯級(jí)水電站水能利用率,適應(yīng)節(jié)能發(fā)電調(diào)度的要求。

流域集控中心負(fù)責(zé)對(duì)梯級(jí)各水電站的統(tǒng)一調(diào)度管理,打破了原有單站式的調(diào)度運(yùn)行模式。流域集控中心取得梯級(jí)發(fā)電調(diào)度權(quán)之后,為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和節(jié)能發(fā)電調(diào)度工作的順利實(shí)施,提出了節(jié)能發(fā)電調(diào)度單站排序規(guī)則下的梯級(jí)水電站若干調(diào)度方案,指出:應(yīng)考慮河川徑流年內(nèi)來(lái)水特性、水庫(kù)綜合運(yùn)用方式、電力負(fù)荷需求、社會(huì)效益等因素,針對(duì)流域梯級(jí)水電站自身特點(diǎn),結(jié)合電網(wǎng)安全約束、臨時(shí)調(diào)度調(diào)整、機(jī)組啟停損耗、防洪、生態(tài)用水等限制條件,選擇集控中心模式下具有可操作性和指導(dǎo)性的流域梯級(jí)水電站節(jié)能發(fā)電調(diào)度實(shí)施方案。

分析研究了梯級(jí)電站長(zhǎng)期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的理論與方法，針對(duì)傳統(tǒng)遺傳算法應(yīng)用于梯級(jí)電站長(zhǎng)期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題時(shí)存在的缺陷，如傳統(tǒng)遺傳算法用于求解梯級(jí)電站優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題時(shí)，存在隨機(jī)種群可行率難以控制；遺傳操作過(guò)程中可能破壞較優(yōu)個(gè)體；易”早熟”等問(wèn)題，提出一種改進(jìn)的遺傳算法，即在產(chǎn)生隨機(jī)種群和變異過(guò)程中提出考慮連續(xù)階段約束，對(duì)個(gè)體的可行性進(jìn)行檢驗(yàn)、修正和保護(hù)；通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)變量在各次計(jì)算中產(chǎn)生聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)算法的逐步尋優(yōu)，避免算法的”早熟”。通過(guò)實(shí)例仿真分析，驗(yàn)證了改進(jìn)算法的可行性和優(yōu)越性。

通過(guò)對(duì)西江干流紅水河天峨、遷江站1971—2007年的257場(chǎng)實(shí)測(cè)同場(chǎng)場(chǎng)次洪水進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì),結(jié)合紅水河干流一維河網(wǎng)水動(dòng)力模型對(duì)紅水河天峨—巖灘河段洪水演進(jìn)進(jìn)行模擬,詳細(xì)分析該河段主要大型水電站巖灘修建前后的洪峰傳播時(shí)間變化特點(diǎn),對(duì)比發(fā)現(xiàn):1建庫(kù)后洪峰傳播時(shí)間有縮短趨勢(shì);2建庫(kù)前后洪峰傳播時(shí)間隨洪峰量級(jí)的變化趨勢(shì)不同,對(duì)于較小量級(jí)洪水(qp=50%),建庫(kù)前后洪峰平均傳播時(shí)間相差不大;3建庫(kù)后各量級(jí)洪水洪峰傳播時(shí)間變化幅度減小。研究成果可為西江流域防洪或生態(tài)調(diào)度提供參考依據(jù),也可為其他相似問(wèn)題提供借鑒。

通過(guò)對(duì)西江干流紅水河天峨、遷江站1971—2007年的257場(chǎng)實(shí)測(cè)同場(chǎng)場(chǎng)次洪水進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì),結(jié)合紅水河干流一維河網(wǎng)水動(dòng)力模型對(duì)紅水河天峨—巖灘河段洪水演進(jìn)進(jìn)行模擬,詳細(xì)分析該河段主要大型水電站巖灘修建前后的洪峰傳播時(shí)間變化特點(diǎn),對(duì)比發(fā)現(xiàn):1建庫(kù)后洪峰傳播時(shí)間有縮短趨勢(shì);2建庫(kù)前后洪峰傳播時(shí)間隨洪峰量級(jí)的變化趨勢(shì)不同,對(duì)于較小量級(jí)洪水(qp=50%),建庫(kù)前后洪峰平均傳播時(shí)間相差不大;3建庫(kù)后各量級(jí)洪水洪峰傳播時(shí)間變化幅度減小。研究成果可為西江流域防洪或生態(tài)調(diào)度提供參考依據(jù),也可為其他相似問(wèn)題提供借鑒。

隨著昌馬水庫(kù)2002年10月下閘蓄水,修建在疏勒河昌馬舊總干渠梯級(jí)各水電站發(fā)揮了最大效益。由于疏勒河總干渠主要承擔(dān)昌馬、雙塔和花海三大灌區(qū)的輸水任務(wù),修建在疏勒河舊總干渠的16座梯級(jí)小水電站發(fā)電引水造成水位不穩(wěn),出現(xiàn)了發(fā)

在由\"龍頭\"水庫(kù)與若干日調(diào)節(jié)或無(wú)調(diào)節(jié)水電站組成的梯級(jí)水電中,枯水期末和汛期洪水間隔階段,\"龍頭\"水庫(kù)根據(jù)下游電站區(qū)間來(lái)水情況,在正常發(fā)電流量外實(shí)施小流量泄流補(bǔ)償,不僅可以提高\(yùn)"龍頭\"水庫(kù)的防洪安全性、減少無(wú)益棄水,而且可以給下游電站提供更多的發(fā)電水量,改善機(jī)組的運(yùn)行效率。文中建立了梯級(jí)水電站實(shí)時(shí)發(fā)電補(bǔ)償調(diào)度風(fēng)險(xiǎn)分析模式,提出了梯級(jí)水電站實(shí)時(shí)補(bǔ)償增益的計(jì)算方法、\"龍頭\"水庫(kù)不同補(bǔ)償方案下風(fēng)險(xiǎn)的定量化方法以及基于期望增益最大的補(bǔ)償方案選擇方法。實(shí)例研究表明所提出的方法是合理、有效的,具有較好的輔助決策價(jià)值。

為保證電力市場(chǎng)運(yùn)行的有序性、電力供應(yīng)和電價(jià)的穩(wěn)定性，國(guó)家積極組織發(fā)電公司與電網(wǎng)之間簽訂電力合約。當(dāng)梯級(jí)水電站與電網(wǎng)簽訂年度電力合約后，電網(wǎng)通過(guò)預(yù)測(cè)用戶(hù)用電需求，年初時(shí)，確定各電站在各月份擔(dān)任的負(fù)荷任務(wù)，而水電站的來(lái)水具有很大的隨機(jī)性，導(dǎo)致出力受其影響較大的水電站在履行電網(wǎng)分配的任務(wù)時(shí)可能存在風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)化發(fā)電資源配置、提高系統(tǒng)的運(yùn)行安全是電力市場(chǎng)改革的重要目標(biāo)。分析了梯級(jí)水電站多目標(biāo)發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的相關(guān)內(nèi)容。

以發(fā)電量和保證出力為目標(biāo)建立梯級(jí)水電站的多目標(biāo)發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型,對(duì)三峽梯級(jí)中長(zhǎng)期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行研究。針對(duì)傳統(tǒng)方法求解多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的局限,提出一種強(qiáng)度pareto差分進(jìn)化算法(strengthparetodifferenti-alevolution,spde)用于求解梯級(jí)水電站的多目標(biāo)發(fā)電優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題。spde以差分進(jìn)化算法(differentialevolution,de)為基礎(chǔ),采用spea2的適應(yīng)度評(píng)價(jià)方法,并根據(jù)多目標(biāo)優(yōu)化的特點(diǎn)對(duì)de的進(jìn)化算子進(jìn)行修正。同時(shí),提出一種自適應(yīng)柯西變異策略(adaptivecauchymutation,acm)用于克服算法的早熟收斂問(wèn)題。三峽梯級(jí)水電站實(shí)例研究結(jié)果表明,spde可同時(shí)考慮兩個(gè)目標(biāo)并有效處理復(fù)雜約束條件,一次運(yùn)行即可得到一組在各目標(biāo)分布均勻、分布范圍廣的非劣調(diào)度方案供決策者評(píng)價(jià)優(yōu)選。

將蟻群優(yōu)化算法用于求解分時(shí)電價(jià)下梯級(jí)水電站間短期優(yōu)化調(diào)度模型,考慮市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)下的電價(jià)和電量、水庫(kù)存水價(jià)值、水流時(shí)滯以及設(shè)備折舊等因素,建立了利益最大化為優(yōu)化準(zhǔn)則的短期優(yōu)化調(diào)度模型.給出了蟻群算法求解梯級(jí)短期優(yōu)化調(diào)度模型的數(shù)學(xué)描述及算法的求解步驟.最后以某梯級(jí)流域中三個(gè)水電站的相關(guān)數(shù)據(jù)建立了相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)度模型,運(yùn)用蟻群算法進(jìn)行了計(jì)算仿真,并與傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行對(duì)比.仿真結(jié)果證實(shí)了所采用算法的有效性和可行性.

本文首先從目標(biāo)函數(shù)和約束條件兩個(gè)方面,介紹了梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度的各類(lèi)數(shù)學(xué)模型.然后對(duì)目前研究比較廣泛的各類(lèi)優(yōu)化算法進(jìn)行了綜述.最后指出隨著水電能源的開(kāi)發(fā),梯級(jí)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度下一步可能的發(fā)展方向.

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展,我國(guó)能源結(jié)構(gòu)也隨著不斷變化,水電資源作為一項(xiàng)重要能源,其發(fā)展好壞直接關(guān)系到我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展道路.梯級(jí)水電站作為水電的一種關(guān)鍵形式,必須對(duì)其進(jìn)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(duì)梯級(jí)水電站的主要特點(diǎn)和未來(lái)發(fā)展方向,總結(jié)了我國(guó)的一些成果,并深入分析了其運(yùn)行過(guò)程中的主要問(wèn)題,通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行改進(jìn),對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度,提出了新的調(diào)度模型.

介紹了目前國(guó)內(nèi)對(duì)于梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題的研究和實(shí)踐現(xiàn)狀,重點(diǎn)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(jí)水電站聯(lián)合調(diào)度金沙江區(qū)域梯級(jí)水電站邁入\"調(diào)控一體化\"時(shí)代長(zhǎng)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(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的必要性及對(duì)節(jié)能減排的作用氣候變化條件下的三峽梯級(jí)水庫(kù)調(diào)度長(zhǎng)江上游大型水電站群聯(lián)合調(diào)度關(guān)鍵科技問(wèn)題探討

建立了梯級(jí)水電站短期周優(yōu)化調(diào)度的梯級(jí)蓄能最大模型,在此基礎(chǔ)上采用動(dòng)態(tài)搜索算法對(duì)其進(jìn)行求解。通過(guò)嚴(yán)密的理論推導(dǎo)和詳盡的實(shí)例分析探討了流域梯級(jí)電站負(fù)荷最優(yōu)分配規(guī)律。梯級(jí)電站負(fù)荷最優(yōu)分配主要由梯級(jí)水庫(kù)的區(qū)間入流關(guān)系和水庫(kù)特性決定,其結(jié)論可指導(dǎo)流域梯級(jí)電站優(yōu)化運(yùn)行,為集控中心調(diào)度和指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)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(duì)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(jiǎn)單、適用的搜索方法,經(jīng)常用于解決非線(xiàn)性復(fù)雜的問(wèn)題。水庫(kù)群的最優(yōu)調(diào)度問(wèn)題,就是利用搜索算法根據(jù)水庫(kù)群進(jìn)出水和綜合利用情況,把水電站水庫(kù)看作一個(gè)系統(tǒng),把系統(tǒng)的各元素,輸入/輸出參數(shù)等簡(jiǎn)化和假設(shè)后建立簡(jiǎn)化通用的數(shù)學(xué)模型,用搜索算法對(duì)該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化仿真,得出最優(yōu)解。

在市場(chǎng)環(huán)境中系統(tǒng)電價(jià)和負(fù)荷一定的情況下,將效益最大化作為系統(tǒng)優(yōu)化準(zhǔn)則,運(yùn)用水資源價(jià)值系數(shù)、設(shè)備運(yùn)行費(fèi)、折舊費(fèi)及其他費(fèi)用等成本因素,建立分時(shí)電價(jià)梯級(jí)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(jī)組啟停問(wèn)題,采用精英策略節(jié)約計(jì)算內(nèi)存和優(yōu)化時(shí)間。最后,運(yùn)用我國(guó)西南地區(qū)某梯級(jí)流域中三個(gè)連續(xù)水電站的數(shù)據(jù)建立了調(diào)度模型并運(yùn)用層結(jié)構(gòu)算法進(jìn)行仿真;并從理論方面分析了仿真結(jié)果中的每一個(gè)變化,對(duì)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(shuō)明建立的模型是合理的,提出的方法是可行而有效的。

針對(duì)梯級(jí)水電站來(lái)水量的不確定性,建立了計(jì)及來(lái)水量不確定性的梯級(jí)水電站調(diào)峰調(diào)度模型。采用區(qū)間數(shù)來(lái)描述來(lái)水量的不確定性,并借鑒聯(lián)系數(shù)理論,確定區(qū)間數(shù)之間的排序關(guān)系,從而將模型中帶有區(qū)間數(shù)的約束條件進(jìn)行清晰化處理,使不確定的優(yōu)化問(wèn)題得以用確定的優(yōu)化方法來(lái)求解;通過(guò)算例分析驗(yàn)證了所提模型和方法的有效性。

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

建立了計(jì)及徑流調(diào)節(jié)的梯級(jí)水電站最大出力模型和計(jì)及隨機(jī)故障的水電機(jī)組可用容量概率模型,然后應(yīng)用時(shí)歷法進(jìn)行梯級(jí)水電站發(fā)電能力的評(píng)估,并用一座簡(jiǎn)單二級(jí)水電站做算例分析。所用方法有效地解決了梯級(jí)水電站機(jī)組出力的水系相關(guān)性和隨機(jī)故障的獨(dú)立性問(wèn)題。