梯級(jí)水電系統(tǒng)發(fā)電優(yōu)化調(diào)度研究及應(yīng)用.pdf

1、隨著我國(guó)電力工業(yè)的解制，水電系統(tǒng)從傳統(tǒng)的水火電力系統(tǒng)中解放出來(lái)，調(diào)度目標(biāo)和約束與傳統(tǒng)的水電調(diào)度相比發(fā)生了很大變化。發(fā)電側(cè)調(diào)度更多地將注意力投向了提高自身的利益同時(shí)兼顧電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。流域梯級(jí)電站的逐級(jí)開發(fā)使得我國(guó)的水電規(guī)模越來(lái)越大，也給水電調(diào)度帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，實(shí)行流域梯級(jí)電站的統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)的最優(yōu)開發(fā)，提高電網(wǎng)運(yùn)行效率和效益顯得尤為必要。
　　 梯級(jí)水電系統(tǒng)由于存在著復(fù)雜的水力、電力聯(lián)系以及受徑流不確定性的影響，

2、其優(yōu)化調(diào)度是一個(gè)極其復(fù)雜的優(yōu)化問題，依靠調(diào)度員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)制定發(fā)電計(jì)劃的傳統(tǒng)調(diào)度方法已無(wú)法適應(yīng)大規(guī)模水電系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)度。本文結(jié)合“湖南沅水流域梯級(jí)電站優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)工程”對(duì)梯級(jí)水電系統(tǒng)發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的模型和算法進(jìn)行了研究，取得了一些有意義的研究成果，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　 (1)首先引出本文的研究領(lǐng)域，回顧國(guó)內(nèi)外水電優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域的現(xiàn)狀和研究進(jìn)展，并對(duì)優(yōu)化算法在水電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述，在此基礎(chǔ)上確立本文研究的重點(diǎn)。

3、
　　 (2)考慮徑流的不確定性，將自然徑流看作受預(yù)報(bào)影響的白噪聲隨機(jī)變量，通過延長(zhǎng)控制期來(lái)消除控制期末水庫(kù)蓄能對(duì)水庫(kù)運(yùn)行方式的影響。當(dāng)控制期足夠長(zhǎng)時(shí)，用于優(yōu)化計(jì)算的約束條件和徑流概率分布在各年份中趨于相同，基于此提出了當(dāng)控制期足夠長(zhǎng)時(shí)水庫(kù)的最優(yōu)水位過程會(huì)出現(xiàn)周期循環(huán)的假設(shè)，建立了由年循環(huán)模型和實(shí)時(shí)調(diào)度模型組成的隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型。年循環(huán)模型只被離線求解一次，其結(jié)果用作實(shí)時(shí)調(diào)度的邊界條件；建立了實(shí)時(shí)調(diào)度模型，其調(diào)度期包括了受

4、實(shí)時(shí)信息影響的過渡期。結(jié)合實(shí)時(shí)信息的影響，水庫(kù)從每時(shí)段初的實(shí)際水位出發(fā)，保證實(shí)時(shí)調(diào)度期末收斂于年循環(huán)最優(yōu)水位，選取實(shí)時(shí)調(diào)度期第一時(shí)段的優(yōu)化結(jié)果來(lái)指導(dǎo)水庫(kù)的實(shí)際運(yùn)行，通過各時(shí)段的滾動(dòng)更新來(lái)獲得水庫(kù)運(yùn)行方式，并給出了模型求解流程。
　　 (3)采用分級(jí)優(yōu)化控制的思想，建立了考慮因素較全面的梯級(jí)水電系統(tǒng)短期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型。除了考慮常用的水量和電力平衡、庫(kù)容和流量的上下限以外，還考慮了抽水蓄能電站的擴(kuò)展，電站的非線性出力特性，水庫(kù)出庫(kù)

5、流量變幅，電站出力變幅，電站運(yùn)行區(qū)域的限制以及電站開停機(jī)次數(shù)和開停機(jī)持續(xù)時(shí)間的限制。對(duì)于非線性約束條件和目標(biāo)函數(shù)采用一階Taylor 展開進(jìn)行線性化處理，基于P 分原理通過分解系統(tǒng)耦合出力約束將問題分解到各個(gè)梯級(jí)，對(duì)帶上限的約束進(jìn)行簡(jiǎn)化以減少約束矩陣的變量個(gè)數(shù)，求解過程中對(duì)人工變量不為零的情況按照預(yù)先定義的約束條件破壞優(yōu)先順序?qū)Σ荒軡M足的約束條件進(jìn)行逐級(jí)破壞，確保優(yōu)化計(jì)算總能得到一個(gè)有效解。在水庫(kù)出庫(kù)和電站出力確定的基礎(chǔ)上，考慮電站開停

6、機(jī)次數(shù)和持續(xù)時(shí)間約束，采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃求得電站的運(yùn)行區(qū)域計(jì)劃。并分別給出了混合分解算法求解水電系統(tǒng)調(diào)度和動(dòng)態(tài)規(guī)劃求解電站運(yùn)行區(qū)域計(jì)劃的詳細(xì)流程。
　　 (4)研究了長(zhǎng)、短期優(yōu)化調(diào)度的協(xié)調(diào)機(jī)制，由長(zhǎng)期調(diào)度結(jié)果經(jīng)線性插值得到短期調(diào)度的邊界條件后從水庫(kù)當(dāng)前實(shí)時(shí)狀態(tài)出發(fā)，對(duì)長(zhǎng)期和短期調(diào)度進(jìn)行滾動(dòng)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)整個(gè)梯級(jí)最優(yōu)運(yùn)行。
　　 最后通過對(duì)沅水流域梯級(jí)電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的仿真，驗(yàn)證了本文提出的優(yōu)化算法和建立的模型符合工程實(shí)際，在求解