梯級水電系統(tǒng)發(fā)電優(yōu)化調(diào)度研究及應用.pdf

1、隨著我國電力工業(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，調(diào)度目標和約束與傳統(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兼顧電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟運行。流域梯級電站的逐級開發(fā)使得我國的水電規(guī)模越來越大，也給水電調(diào)度帶來了新的挑戰(zhàn)，實行流域梯級電站的統(tǒng)一調(diào)度，實現(xiàn)梯級的最優(yōu)開發(fā)，提高電網(wǎng)運行效率和效益顯得尤為必要。
　　 梯級水電系統(tǒng)由于存在著復雜的水力、電力聯(lián)系以及受徑流不確定性的影響，

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

3、
　　 (2)考慮徑流的不確定性，將自然徑流看作受預報影響的白噪聲隨機變量，通過延長控制期來消除控制期末水庫蓄能對水庫運行方式的影響。當控制期足夠長時，用于優(yōu)化計算的約束條件和徑流概率分布在各年份中趨于相同，基于此提出了當控制期足夠長時水庫的最優(yōu)水位過程會出現(xiàn)周期循環(huán)的假設(shè)，建立了由年循環(huán)模型和實時調(diào)度模型組成的隨機優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學模型。年循環(huán)模型只被離線求解一次，其結(jié)果用作實時調(diào)度的邊界條件；建立了實時調(diào)度模型，其調(diào)度期包括了受

4、實時信息影響的過渡期。結(jié)合實時信息的影響，水庫從每時段初的實際水位出發(fā)，保證實時調(diào)度期末收斂于年循環(huán)最優(yōu)水位，選取實時調(diào)度期第一時段的優(yōu)化結(jié)果來指導水庫的實際運行，通過各時段的滾動更新來獲得水庫運行方式，并給出了模型求解流程。
　　 (3)采用分級優(yōu)化控制的思想，建立了考慮因素較全面的梯級水電系統(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、庫容和流量的上下限以外，還考慮了抽水蓄能電站的擴展，電站的非線性出力特性，水庫出庫

5、流量變幅，電站出力變幅，電站運行區(qū)域的限制以及電站開停機次數(shù)和開停機持續(xù)時間的限制。對于非線性約束條件和目標函數(shù)采用一階Taylor 展開進行線性化處理，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梯級，對帶上限的約束進行簡化以減少約束矩陣的變量個數(shù)，求解過程中對人工變量不為零的情況按照預先定義的約束條件破壞優(yōu)先順序?qū)Σ荒軡M足的約束條件進行逐級破壞，確保優(yōu)化計算總能得到一個有效解。在水庫出庫和電站出力確定的基礎(chǔ)上，考慮電站開停

6、機次數(shù)和持續(xù)時間約束，采用動態(tài)規(guī)劃求得電站的運行區(qū)域計劃。并分別給出了混合分解算法求解水電系統(tǒng)調(diào)度和動態(tài)規(guī)劃求解電站運行區(qū)域計劃的詳細流程。
　　 (4)研究了長、短期優(yōu)化調(diào)度的協(xié)調(diào)機制，由長期調(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當前實時狀態(tài)出發(fā)，對長期和短期調(diào)度進行滾動計算，實現(xiàn)整個梯級最優(yōu)運行。
　　 最后通過對沅水流域梯級電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的仿真，驗證了本文提出的優(yōu)化算法和建立的模型符合工程實際，在求解