梯級(jí)水電站水電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度管理系統(tǒng)研討設(shè)計(jì)

梯級(jí)水電站聯(lián)合發(fā)電調(diào)度的優(yōu)化模型的確定在整個(gè)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行中起著非常重要的作用。文中提出一種新的梯級(jí)水電站群聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的調(diào)度準(zhǔn)則——以單位水體發(fā)電電價(jià)最高優(yōu)先發(fā)電,在此基礎(chǔ)上建立梯級(jí)水電站群聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型及其評價(jià)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(chǔ)上提出單位水體發(fā)電電價(jià)的概念。建立優(yōu)化調(diào)度模型時(shí),將電力系統(tǒng)中的負(fù)荷變化和在電力市場機(jī)制下分時(shí)上網(wǎng)電價(jià)的影響因素考慮在內(nèi)。該模型能較為客觀地反映梯級(jí)水電站運(yùn)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(jì)算結(jié)果證明該調(diào)度準(zhǔn)則具有可行性和適用性。

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)度的必要性及對節(jié)能減排的作用氣候變化條件下的三峽梯級(jí)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

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(fù)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(jìn)出水和綜合利用情況,把水電站水庫看作一個(gè)系統(tǒng),把系統(tǒng)的各元素,輸入/輸出參數(shù)等簡化和假設(shè)后建立簡化通用的數(shù)學(xué)模型,用搜索算法對該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化仿真,得出最優(yōu)解。

針對傳統(tǒng)優(yōu)化算法在求解高維、復(fù)雜梯級(jí)水電站發(fā)電調(diào)度時(shí)易出現(xiàn)“維數(shù)災(zāi)”，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(shí)使用改進(jìn)的最差解更新方式提高其局部搜索能力。應(yīng)用實(shí)踐表明，通過將isfla與標(biāo)準(zhǔn)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(jí)水電站發(fā)電優(yōu)化問題時(shí)具有明顯的優(yōu)越性。

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(jìn)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(jí)水電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)的研究。同時(shí)以實(shí)例應(yīng)用說明了該求解模型和方法在梯級(jí)水電站調(diào)度系統(tǒng)中是行之有效的。

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)度的各類數(shù)學(xué)模型.然后對目前研究比較廣泛的各類優(yōu)化算法進(jìn)行了綜述.最后指出隨著水電能源的開發(fā),梯級(jí)水庫優(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.本文主要針對梯級(jí)水電站的主要特點(diǎn)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(yùn)行過程中的主要問題,通過對模型進(jìn)行改進(jìn),對其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度,提出了新的調(diào)度模型.

介紹了目前國內(nèi)對于梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度問題的研究和實(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。

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)搜索算法對其進(jìn)行求解。通過嚴(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)水庫的區(qū)間入流關(guān)系和水庫特性決定,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。

在市場環(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。

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

郁江梯級(jí)水電站群由西津、仙依灘和桂航3座水電廠組成。針對西津電廠出力變化頻繁,加上西津下游兩電廠裝機(jī)容量較小,經(jīng)常出現(xiàn)棄水,用增量動(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行了聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度探索,同時(shí)介紹馬斯京根分段流量演算法。

基于西江公司水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng),探討研究其所屬的梯級(jí)貴港和桂平2座水電站短期優(yōu)化聯(lián)合調(diào)度,建立了梯級(jí)發(fā)電量最大模型和考慮調(diào)峰約束模型,介紹了\"離散微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃(dddp)算法\"的求解方法,并利用該方法進(jìn)行了具體實(shí)例計(jì)算,深入分析了枯、平、豐3種不同流量的來水日下發(fā)電量最大模型的優(yōu)化結(jié)果和考慮調(diào)峰約束的影響,為公司梯級(jí)水電站合理安排負(fù)荷分配提供一定的借鑒。

一、梯級(jí)水電站概況黃河支流洛河上有禹門河、具有水、張村、崛山4座梯級(jí)水電站,故縣水庫是一座以防洪為主,以灌溉、供水、發(fā)電綜合利用為目標(biāo)的大型水利樞紐,最大壩高125m,總庫容11.75億m3,電站裝機(jī)容量60mw,3臺(tái)機(jī)組于1992年年底并網(wǎng)發(fā)電,主要承擔(dān)洛陽地區(qū)電網(wǎng)的調(diào)峰任務(wù)。其調(diào)峰運(yùn)行,使得下游各電站在一日內(nèi)流量變幅較大,同時(shí),產(chǎn)生的不穩(wěn)定流對洛寧、宜陽等縣的灌溉、發(fā)電、供水和水產(chǎn)養(yǎng)殖等造成一定的影響。

cnr公司是法國最早也是獨(dú)家的可再生能源生產(chǎn)商,擁有并運(yùn)營羅納河上19座徑流式梯級(jí)水電站。為優(yōu)化能源管理,該公司成立了創(chuàng)新性綜合協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu),即間歇式可再生能源優(yōu)化和遠(yuǎn)程控制中心,并聯(lián)合內(nèi)部開發(fā)的it工具進(jìn)行發(fā)電預(yù)測、水電資產(chǎn)監(jiān)管及歐洲批發(fā)市場電力銷售優(yōu)化等。實(shí)踐證明,在嚴(yán)格的安全限制下,該中心使cnr公司實(shí)現(xiàn)了電力銷售最大化,并進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)對沖,減少了均衡成本,從而有效促進(jìn)間歇式可再生能源融入歐洲電力市場。

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,考慮市場競爭下的電價(jià)和電量、水庫存水價(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)行對比.仿真結(jié)果證實(shí)了所采用算法的有效性和可行性.

針對電力市場中買賣雙方通過簽訂遠(yuǎn)期合同進(jìn)行交易的市場交易類型,結(jié)合水庫優(yōu)化調(diào)度理論與方法,建立物理合同和金融合同下的梯級(jí)水庫優(yōu)化模型,并以清江梯級(jí)水電站為例進(jìn)行應(yīng)用研究,驗(yàn)證了模型的合理性與有效性,為今后市場環(huán)境下水電商針對不同的合同簽訂方式做出決策提供了參考和依據(jù)。

http://www.***.*** 烏溪江梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度研究 芮鈞 國電自動(dòng)化研究院，江蘇南京（210003） e-mail：ruijun12@163.com 摘要：以烏溪江梯級(jí)水電站為例，詳細(xì)介紹了用逐步優(yōu)化算法求解梯級(jí)水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào) 度的全過程。此方法可以獲得梯級(jí)各電站的最優(yōu)運(yùn)行方式，指導(dǎo)梯級(jí)各水電站的實(shí)際運(yùn)行。 關(guān)鍵詞：烏溪江梯級(jí)電站，逐步優(yōu)化算法，優(yōu)化調(diào)度 1.引言 水電站的單庫優(yōu)化調(diào)度問題，可以使用常規(guī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法來求解，其計(jì)算時(shí)間和計(jì)算精 度均能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要[1]。但是，梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度決策變量較多，且各水庫之間互 相影響，利用常規(guī)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃來求解會(huì)遇到維數(shù)災(zāi)問題[2]。目前比較適合用于求解梯級(jí)水電 站優(yōu)化調(diào)度的算法主要有逐步優(yōu)化算法和基因遺傳算法。本文主要討論用逐步優(yōu)化算法求解 梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度問題的方法。 逐步優(yōu)化算法（

選取梯級(jí)發(fā)電量最大模型,采用具有精度高、收斂快的大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)算法對模型進(jìn)行求解,以烏江梯級(jí)電站為例,通過對流域不同頻率來水情況的發(fā)電量進(jìn)行計(jì)算,進(jìn)而總結(jié)了烏江梯級(jí)電站短期優(yōu)化調(diào)度的發(fā)電規(guī)律,為短期調(diào)度計(jì)劃的制定提供了決策指導(dǎo)。

近些年頻發(fā)的極端干旱氣候條件對特大流域水電系統(tǒng)提出了更精細(xì)化的蓄能控制要求。該文考慮蓄能軌跡約束,提出一種基于等蓄能線的梯級(jí)水電站群蓄能控制優(yōu)化調(diào)度方法。引入可行域預(yù)壓縮策略,采用數(shù)學(xué)組合理論和等蓄能線,依蓄能控制指標(biāo)建立各時(shí)段梯級(jí)水庫可行水位組合曲面,將蓄能控制下的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為無約束問題,并采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)高效求解。瀾滄江中下游梯級(jí)水電站群調(diào)度結(jié)果表明,通過精細(xì)化控制梯級(jí)蓄能可以有效提高發(fā)電效益,降低供電破壞風(fēng)險(xiǎn),與常規(guī)約束優(yōu)化方法相比,所提方法高效快速、切實(shí)可行。

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(jìn)行調(diào)整是勢在必行的。其實(shí)，梯級(jí)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(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度模型與算法研究”這一主題進(jìn)行詳細(xì)的闡述，使廣大民眾對這方面的內(nèi)容有一個(gè)更加全面且深入的了解。

將改進(jìn)型螞蟻算法用于梯級(jí)水電站短期優(yōu)化調(diào)度問題,并通過引入遺傳算法的交叉和變異思想以及自適應(yīng)搜索半徑方法提高了螞蟻算法的搜索能力．以最小耗水率模型為例,給出了梯級(jí)水電站短期優(yōu)化調(diào)度問題改進(jìn)型螞蟻算法的數(shù)學(xué)描述和求解的算法步驟,并通過龍羊峽-李家峽梯級(jí)水電站實(shí)例驗(yàn)證了改進(jìn)型螞蟻算法的優(yōu)越性．結(jié)果表明,與遺傳算法相比,改進(jìn)型螞蟻算法獲得了更優(yōu)的調(diào)度方案．優(yōu)化結(jié)果在取得更低耗水率的同時(shí),減少了機(jī)組的啟停次數(shù),并且使所有機(jī)組連續(xù)高效運(yùn)行,從而降低了機(jī)組的維護(hù)費(fèi)用,并增加了梯級(jí)的經(jīng)濟(jì)效益．