梯級水電站水庫蓄能利用最大化長期優(yōu)化調(diào)度

本文根據(jù)逐次漸近法(dpsa)的思想,把n庫問題分解為在每次迭代中求解單庫問題,進(jìn)而求解了一個水庫群長期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度。本方法還可以考慮徑流的時空相關(guān)性,使所求水庫的最優(yōu)放水策略是該庫蓄水量和其它電站總出力的函數(shù)。該方法被用于求解廣東電力系統(tǒng)七庫聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度取得了滿意的數(shù)值結(jié)果。

對于多狀態(tài),多決策的梯級水電站水庫群統(tǒng)一(長期)調(diào)度問題,提出了建立等效水庫求解的方法。將全梯級各調(diào)節(jié)水庫從能量的角度處理成一個效用相等的水庫,以擬定其運(yùn)行規(guī)則來確定全梯級面臨時段的總出力;并建立向各電站進(jìn)行分配的規(guī)則以實(shí)施總出力的分配。整套最佳的運(yùn)行規(guī)則可通過多方案的模擬運(yùn)行獲得。

利用變尺度混沌優(yōu)化算法(mutativescalechaosoptimizationalgorithm,mscoa)對梯級水電站水庫調(diào)度問題進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。主要思想是利用混沌運(yùn)動的隨機(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;同時在搜索中引入解向量優(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發(fā)電調(diào)度的最優(yōu)調(diào)度線。實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明,算法可以求解具有復(fù)雜約束條件的非線性梯級水電站水庫優(yōu)化調(diào)度問題。算法求解精度高,具有較大的實(shí)用價值,為求解梯級水電站水庫優(yōu)化調(diào)度問題提供了一種有效算法。

隨著經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,社會的需求使得對水庫調(diào)度管理水平的要求越來越高,使得越來越多的因素被考慮在水庫調(diào)度決策中,水庫調(diào)度逐漸進(jìn)入了優(yōu)化階段。本文主要針對基于梯級水電站水庫優(yōu)化調(diào)度的,粒子群優(yōu)化方法進(jìn)行研究,提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施,并通過實(shí)踐進(jìn)行了有效分析。

建立一種梯級水電站中長期水庫優(yōu)化調(diào)度模型,利用混沌優(yōu)化算法對梯級水電站中長期水庫調(diào)度問題進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明,該算法可求解復(fù)雜約束條件的非線性梯級水電站水庫優(yōu)化調(diào)度問題,精度高、收斂速度快,為求解梯級水電站水庫優(yōu)化調(diào)度提供了一種有效算法。

應(yīng)用判別式法求解大規(guī)模梯級水電站庫群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度問題,以便能夠直觀反映梯級水電站系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律.為解決方程組求解帶來的困難,采用坐標(biāo)輪換法,將多庫同時供、蓄水決策轉(zhuǎn)化為單庫逐次輪換決策,并結(jié)合水庫常規(guī)調(diào)度圖規(guī)則,對判別式法進(jìn)行修正,使求解結(jié)果更為合理.結(jié)合烏江流域梯級水電站調(diào)度系統(tǒng),給出了一個在梯級系統(tǒng)保證出力約束條件下發(fā)電量最大的實(shí)際例證.

本文應(yīng)用大系統(tǒng)遞階控制理論,對入流為確定的梯級水庫群進(jìn)行長期最優(yōu)調(diào)度,建立了大系統(tǒng)遞階控制模型。該模型把水庫群在空間和時間上進(jìn)行分解,建立了塔姆拉三級分解協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)。第一級(單一時段)最優(yōu)化問題用0.618法求解。第二、第三級協(xié)調(diào)器采用混合法進(jìn)行協(xié)調(diào)。最后對一實(shí)例在ibm-pc88微機(jī)上完成計(jì)算,得出了滿意的結(jié)果。實(shí)踐證明該模型占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存少,省機(jī)時,并用微機(jī)可解決水庫群優(yōu)化調(diào)度問題。

介紹了龍溪河梯級水電站水庫開展優(yōu)化調(diào)度研究的意義、內(nèi)容、方法和預(yù)期效益。通過實(shí)際的預(yù)報調(diào)度應(yīng)用,節(jié)水增發(fā)電量和節(jié)能減排效益明顯。

華光潭梯級水電站水庫庫容較小,如何根據(jù)梯級水庫及其流域水文特性,進(jìn)行水文測報和洪水預(yù)報,從而進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度,是水電站取得良好經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的唯一手段。本文通過2次實(shí)際調(diào)度案例的分析,提出了需進(jìn)一步做好該梯級水庫調(diào)度的建議。

建立了梯級水電站中長期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型,并采用逐步優(yōu)化算法對其進(jìn)行求解。以金沙江中游梯級水電站群為例,通過計(jì)算,得到了合理的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方案。與各水庫單獨(dú)運(yùn)行對比,其多年平均發(fā)電量、枯期發(fā)電量及水量利用率均有不同程度的提高。該結(jié)果表明此方法應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中切實(shí)有效,也為梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行提供了一種可行的途徑。

以發(fā)電效益最大為目標(biāo)建立了基于發(fā)電權(quán)交易的梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型,并以清江梯級水電站為例,運(yùn)用三角旋回算法分別對豐水年、枯水年進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度,取得了較好的效果.與傳統(tǒng)的以發(fā)電總量最大為目標(biāo)的調(diào)度方法相比,該調(diào)度方式可以實(shí)現(xiàn)梯級水電站發(fā)電總效益最大,增加發(fā)電總效益.還具體分析了這兩種調(diào)度過程,并給出了基于發(fā)電權(quán)交易下的梯級水電站調(diào)度模型能有更好的收益的原因,即避免了與他人分享屬于自己的合約電量效益,抓住了轉(zhuǎn)讓發(fā)電權(quán)與受讓發(fā)電權(quán)價格的差異,合理調(diào)配了水資源.

為定量分析、比較不同電價政策下流域梯級水電站群運(yùn)營特點(diǎn),結(jié)合發(fā)電側(cè)市場開放后梯級水電站群發(fā)電計(jì)劃制定的實(shí)際,考慮不同電價政策,以水電站群發(fā)電收益最大為目標(biāo),建立了長期優(yōu)化調(diào)度模型,并采用粒子群算法求解模型。以我國西南某流域梯級電站群為例,探討了不同電價政策對梯級電站群優(yōu)化調(diào)度的影響。

溪洛渡、向家壩、三峽組成梯級水電站群,在建立中長期優(yōu)化調(diào)度模型時不僅需要考慮各水電站間存在的電力、水力聯(lián)系,還要考慮水庫的防洪、航運(yùn)等綜合任務(wù)。提出了適合溪洛渡—向家壩—三峽梯級水電站的中長期優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型,并采用引入罰函數(shù)的逐步優(yōu)化算法(poa)對模型進(jìn)行有效求解。求解模型時考慮了各種約束,求解結(jié)果表明,收斂效果好,能夠得到滿意的優(yōu)化結(jié)果。

根據(jù)梯級水電站水庫來水特點(diǎn)和運(yùn)行特點(diǎn),提出一種在一年中從汛期和非汛期兩個時間段分別建立不同的多目標(biāo)長期優(yōu)化調(diào)度模型,采用線性加權(quán)法和外點(diǎn)罰函數(shù)法將含約束條件多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為無約束單目標(biāo)問題,應(yīng)用粒子群算法(pso)進(jìn)行求解.算例表明了該模型的正確性和求解方法的可行性,為梯級水電站優(yōu)化調(diào)度提供了一種更全面、具體的模型.

在實(shí)行分時電價政策的背景下,為指導(dǎo)梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行,本文建立了以梯級年最大發(fā)電收益和可靠出力最大化為目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型。實(shí)際運(yùn)行中,常將可靠出力最大化這一目標(biāo)轉(zhuǎn)化為梯級可靠出力約束,采用傳統(tǒng)poa求解將會出現(xiàn)維數(shù)災(zāi)的問題,很難求解,本文提出一種poa改進(jìn)算法用于上述模型求解。使用雅礱江梯級水電站的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果表明,算法計(jì)算速度快,收斂效果好,能夠得到滿意的優(yōu)化結(jié)果。

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)建立各時段梯級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,并采用動態(tài)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)高效求解。瀾滄江中下游梯級水電站群調(diào)度結(jié)果表明,通過精細(xì)化控制梯級蓄能可以有效提高發(fā)電效益,降低供電破壞風(fēng)險,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。

針對傳統(tǒng)優(yōu)化算法在求解高維、復(fù)雜梯級水電站發(fā)電調(diào)度時易出現(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(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)電電價最高優(yōu)先發(fā)電,在此基礎(chǔ)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(chǔ)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(fù)荷變化和在電力市場機(jī)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(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。

本文首先從目標(biāo)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(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),梯級水庫優(yōu)化調(diào)度下一步可能的發(fā)展方向.

梯級水電站通過調(diào)度系統(tǒng)主備調(diào)構(gòu)架可以提升災(zāi)備能力,提高系統(tǒng)可靠性,保證數(shù)據(jù)安全以及實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。對水庫調(diào)度系統(tǒng)主備調(diào)構(gòu)架的實(shí)施意義、影響因素、實(shí)施方式進(jìn)行了分析和探討,并對實(shí)施過程中有關(guān)主備調(diào)方式選擇、實(shí)施步驟、關(guān)鍵技術(shù)選擇等問題提出了自己的看法。

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(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