面向省級(jí)電網(wǎng)的跨流域水電群優(yōu)化建模與應(yīng)用研究.pdf

1、水電群規(guī)模不斷擴(kuò)大為復(fù)雜的梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，優(yōu)化計(jì)算過(guò)程呈現(xiàn)出高維數(shù)、強(qiáng)約束、非線(xiàn)性、多階段等特征給可靠實(shí)用的庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度模型建立提出了越來(lái)越高的要求。智能算法由于模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜、參數(shù)選擇困難、計(jì)算結(jié)果具有隨機(jī)性等固有缺點(diǎn)使其實(shí)際應(yīng)用受限，而理論成熟、原理清晰、實(shí)現(xiàn)容易且廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)優(yōu)化算法由于計(jì)算變量的增加存在維數(shù)災(zāi)問(wèn)題，因此在分析傳統(tǒng)方法特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建整合多種傳統(tǒng)算法的實(shí)用最優(yōu)化模型，用于求解大規(guī)模庫(kù)群優(yōu)化問(wèn)題是亟待

2、解決的問(wèn)題。分別作為庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度的前提條件及優(yōu)化結(jié)果的合理檢驗(yàn)方式，電網(wǎng)機(jī)組檢修優(yōu)化與電力電量平衡計(jì)算同樣面臨高維次、非凸性、離散性等特點(diǎn)，依靠傳統(tǒng)的計(jì)算模式與經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際計(jì)算需求。本文以云南電網(wǎng)、福建電網(wǎng)及貴州電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行為背景，主要從跨流域庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度建模、應(yīng)用及其緊密相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行深入研究，旨在結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和優(yōu)化理論為省級(jí)電網(wǎng)的庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度及實(shí)際運(yùn)行優(yōu)化提供可靠實(shí)用的技術(shù)支持。主要內(nèi)容概括如下： (1)針對(duì)電網(wǎng)

3、備用不足時(shí)機(jī)組檢修安排不合理可能產(chǎn)生大量缺電的情況，提出了基于啟發(fā)式搜索和逐次逼近優(yōu)化的機(jī)組檢修缺電量最小模型，以等備用原則為基礎(chǔ)，在系統(tǒng)存在缺電時(shí)以缺電量最小為目標(biāo)，盡量使檢修安排后的等效負(fù)荷曲線(xiàn)在系統(tǒng)裝機(jī)容量以下，保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。模型求解過(guò)程中，充分結(jié)合啟發(fā)式搜索與逐次逼近算法的優(yōu)點(diǎn)，以啟發(fā)式搜索獲得的結(jié)果作為逐次逼近算法的初始可行解，通過(guò)不斷迭代逐次尋優(yōu)，獲得滿(mǎn)足各類(lèi)約束的最優(yōu)解。通過(guò)云南電網(wǎng)175臺(tái)次機(jī)組檢修優(yōu)化安排結(jié)果表明，

4、模型具有更好的實(shí)際應(yīng)用效果。 (2)針對(duì)規(guī)模庫(kù)群的復(fù)雜調(diào)度要求，結(jié)合逐次逼近動(dòng)態(tài)規(guī)劃(DPSA)可以減少每次參與計(jì)算的電站數(shù)目，增量動(dòng)態(tài)規(guī)劃(DDDP)減少離散狀態(tài)數(shù)目，而逐步優(yōu)化算法(POA)減少計(jì)算時(shí)段數(shù)目等特點(diǎn)，以滿(mǎn)足系統(tǒng)上下限帶寬的發(fā)電量最大為目標(biāo)，提出耦合DPSA，DDDP及POA的混合求解算法來(lái)建立梯級(jí)長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型。模型以有向圖技術(shù)描述復(fù)雜的梯級(jí)結(jié)構(gòu)，并通過(guò)深度優(yōu)先搜索技術(shù)從圖中自動(dòng)獲得上下游的電站計(jì)算順序，提高

5、優(yōu)化計(jì)算效率。以福建電網(wǎng)44座大型水電站為應(yīng)用實(shí)例的計(jì)算結(jié)果表明，有向圖描述的混合求解算法可以有效地克服維數(shù)災(zāi)問(wèn)題和復(fù)雜約束條件問(wèn)題，得到高性能的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果。 (3)隨著我國(guó)用電負(fù)荷的不斷增加，相鄰日之間平均負(fù)荷差不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致兩天之內(nèi)火電開(kāi)機(jī)方式的差異越來(lái)越大，給電網(wǎng)計(jì)劃制作與實(shí)際調(diào)度帶來(lái)一定的困難及不必要的經(jīng)濟(jì)損耗，針對(duì)這種情況提出了基于切負(fù)荷方式的庫(kù)群中期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰出力最大模型：在給定時(shí)間段內(nèi)，為了讓遺留給火電站的

6、日電量盡量均勻，保證火電機(jī)組相鄰日內(nèi)的開(kāi)機(jī)方式不變或者變化最少，以此減少火電機(jī)組啟停期間的額外燃料消耗及磨損，節(jié)約發(fā)電成本，而使水電機(jī)組適應(yīng)各日間的電量變化，達(dá)到中期負(fù)荷調(diào)峰的目的。模型求解過(guò)程中先根據(jù)電站調(diào)節(jié)性能及其在梯級(jí)中的位置進(jìn)行分類(lèi)，采用逐次切負(fù)荷方式確定電站的最優(yōu)調(diào)峰位置，并通過(guò)以電定水對(duì)梯級(jí)水量進(jìn)行平衡計(jì)算，對(duì)存在棄水的情況根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷特性進(jìn)行修正，以獲得接近最優(yōu)結(jié)果的庫(kù)群初始調(diào)度過(guò)程。最后以這一過(guò)程為基礎(chǔ)，通過(guò)混合求解算法

7、進(jìn)行尋優(yōu)求解。通過(guò)福建電網(wǎng)19座具有中期調(diào)節(jié)性能電站豐枯水期的計(jì)算結(jié)果顯示調(diào)峰效果明顯。 (4)針對(duì)汛期電力系統(tǒng)中，水電在盡量減少或避免棄水的情況下調(diào)峰能力不夠時(shí)，火電參與調(diào)峰，但各個(gè)時(shí)段出力不均勻，提出了基于負(fù)荷控制的三段調(diào)峰及遞級(jí)調(diào)峰算法，以逐次切負(fù)荷法為基礎(chǔ)，采用負(fù)荷控制的辦法，避免了常規(guī)算法中對(duì)火電站計(jì)算結(jié)果進(jìn)行逐個(gè)限制的復(fù)雜過(guò)程。該算法在盡可能減少火電站出力過(guò)程中連續(xù)開(kāi)停機(jī)及連續(xù)升降的情況下，既能保證火電站相鄰時(shí)段出力

8、差滿(mǎn)足爬坡速度要求，又保證了火電站全天各個(gè)時(shí)段出力盡量均勻，減少火電機(jī)組頻繁啟?；蚺榔聨?lái)的額外燃料消耗及磨損，節(jié)約發(fā)電成本。通過(guò)云南電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行檢驗(yàn)，改進(jìn)的調(diào)峰方式計(jì)算結(jié)果更為合理，更能滿(mǎn)足實(shí)際電網(wǎng)的調(diào)峰要求。 (5)以多個(gè)省級(jí)電網(wǎng)跨流域水電群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)為背景，從工程實(shí)用性出發(fā)，在分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有庫(kù)群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度技術(shù)基礎(chǔ)之上，運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)、人工智能技術(shù)，提出了能夠求解復(fù)雜跨流域梯級(jí)水電站群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的時(shí)空解析技術(shù)，