大型流域水電站水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度及風(fēng)險分析.pdf

1、近年來,隨著我國大力發(fā)展水電方針的落實,水電事業(yè)得到快速發(fā)展,我國己成為世界水電第一大國。特別是隨著近幾年大機組、巨型電站的投運,水電廠安全經(jīng)濟運行和大型流域水電站水庫群的優(yōu)化調(diào)度問題受到人們的高度重視。開展大型流域水電站水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度,不僅關(guān)系到水庫群自身的安全和經(jīng)濟利益,也關(guān)系到電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行以及防洪、航運、供水等多方面的利益。符合建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的要求,也是實現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的重要途徑。本文以大型流域水電站水庫

2、群的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度和水調(diào)自動化系統(tǒng)建設(shè)為研究對象,從優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建、求解策略和方法、優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)確定、對電網(wǎng)運行風(fēng)險分析和水調(diào)自動化系統(tǒng)建設(shè)等方面深入探討了水電站水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問題,并取得了如下主要成果:
　　 (1)水庫運行調(diào)度管理及水調(diào)自動化系統(tǒng)建設(shè)。對我國水庫調(diào)度管理的現(xiàn)狀以及取得的成就進行了全面的總結(jié)分析,并對我國水電站水庫和電網(wǎng)水調(diào)自動化技術(shù)的發(fā)展和管理進行了深入探討,指出了水庫調(diào)度管理和水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)管理

3、方面存在的問題和不足;從構(gòu)建新型水電站水庫調(diào)度管理體系,加強大型流域水電站水庫群管理、加快現(xiàn)代智能電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)以及完善標(biāo)準(zhǔn)體系等方面提出了設(shè)想和建議,將對今后我國水庫調(diào)度工作的開展和水庫調(diào)度自動化系統(tǒng)的建設(shè)管理起到一定的積極作用。
　　 (2)大型流域水電站水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型研究。針對長江上游巨型水電站水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型的多目標(biāo)及多約束特點,分別按整體系統(tǒng)、局部電網(wǎng)和河流梯級三個空間層次,在滿足水庫綜合利用要求

4、的前提下,建立了長期、中期、短期的多維時間尺度聯(lián)合調(diào)度模型,并在傳統(tǒng)動態(tài)規(guī)劃及其改進方法、現(xiàn)代智能仿生算法的基礎(chǔ)上,研究引入了自調(diào)整參數(shù)的粒子群優(yōu)化算法對其進行求解,為地區(qū)電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)以及互聯(lián)電網(wǎng)條件下的大型流域水電站水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度提供了重要的技術(shù)支撐。
　　 (3)大規(guī)模多約束聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型的解算方法研究。針對水電站水庫群聯(lián)合調(diào)度這個涉及多水力聯(lián)系、電力聯(lián)系和多目標(biāo)、多約束的高維、動態(tài)、非線性的系統(tǒng)優(yōu)化問題,引入了基于

5、MPI(消息傳遞標(biāo)準(zhǔn))與OpenMP(共享存儲編程模型)混合控制的雙層并行優(yōu)化方法,成功實現(xiàn)了多進程與多線程的同步并行計算,為大規(guī)模多約束的水電站水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度提供了一條快速求解途徑。
　　 (4)大型流域水電站水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度實例分析。研究了中國水電站的分布及其水文、水庫調(diào)節(jié)特性,針對西南地區(qū)長江上游的部分大型水電站水庫群和華中地區(qū)長江中下游的部分大型水電站水庫群,建立了聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型,將大型流域水電站水庫群優(yōu)化調(diào)度問

6、題分解為各個小規(guī)模的問題求解,然后借助水庫調(diào)度知識經(jīng)驗進行總體協(xié)調(diào)。分析結(jié)果表明,開展大型流域水電群優(yōu)化調(diào)度工作,不僅可以增加水電發(fā)電量,而且可以提高整個水電站群的保證出力。
　　 (5)大型流域控制型水庫蓄放水風(fēng)險分析。以三峽水庫2008年實驗性蓄水為例,對2008年度試驗性蓄放水過程進行了細(xì)致分析,并從蓄水時間、蓄水目標(biāo)、蓄水過程和消落過程等方面研究了整個蓄放水過程對電網(wǎng)運行的風(fēng)險。提出了三峽水庫蓄放水時間和應(yīng)遵循的原則,將

7、對今后三峽梯級電站運行以及流域水庫群聯(lián)合調(diào)度有一定的指導(dǎo)作用。
　　 (6)大型流域水電站水庫群調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)。根據(jù)大型流域水庫群調(diào)度的需要,提出了大規(guī)模水電站水庫群調(diào)度自動化系統(tǒng)建設(shè)的計算機網(wǎng)絡(luò)及軟件結(jié)構(gòu);在基礎(chǔ)應(yīng)用平臺及三維視景仿真建設(shè)方面,對數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)庫、人機界面等進行全面分析研究,特別是針對流域仿真、樞紐工況仿真等需求,研究提出了結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)和地理信息系統(tǒng)(VR&GIS)的解決方案,提供了直觀、互操作性良好的