梯級(jí)水電站群跨電網(wǎng)短期聯(lián)合運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制研究.pdf

1、梯級(jí)水電站群短期聯(lián)合發(fā)電調(diào)度具有時(shí)空多維、送電電網(wǎng)負(fù)荷特性差異大、調(diào)度主體多元、電站調(diào)節(jié)性能及機(jī)組動(dòng)態(tài)特性各異等諸多特點(diǎn)，且受水文氣象、徑流過(guò)程、電網(wǎng)調(diào)峰需求、電力系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)、電站調(diào)度模式等諸多因素影響，是一類典型的大規(guī)模、強(qiáng)耦合、多約束、動(dòng)態(tài)、離散的復(fù)雜非線性優(yōu)化問(wèn)題，也是水電能源優(yōu)化運(yùn)行領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。隨著我國(guó)西南地區(qū)水能資源的大規(guī)模開(kāi)發(fā)和跨區(qū)特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)的形成，跨流域水電站群多電網(wǎng)聯(lián)合調(diào)度成為可能；新能源大規(guī)模接入、

2、負(fù)荷劇烈波動(dòng)、水電跨省區(qū)外送消納、水電站群“一庫(kù)兩站兩調(diào)”等問(wèn)題對(duì)流域梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度提出了更高的要求，導(dǎo)致水電能源系統(tǒng)運(yùn)行、控制和管理較之傳統(tǒng)更加復(fù)雜。因此，本文以滿足水電能源電力輸出與相應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷需求間的協(xié)同匹配需求為切入點(diǎn)，圍繞區(qū)域互聯(lián)大電網(wǎng)背景下梯級(jí)水電站群跨電網(wǎng)聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行面臨的若干關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和技術(shù)瓶頸，以水電能源學(xué)、群智能優(yōu)化、系統(tǒng)科學(xué)理論為研究基礎(chǔ)，以金沙江下游溪洛渡-向家壩梯級(jí)水電站和華中區(qū)域大型國(guó)調(diào)及直調(diào)水電

3、站為對(duì)象，采用問(wèn)題建模、仿真分析和工程實(shí)踐相結(jié)合的研究方法，對(duì)梯級(jí)水電站群跨電網(wǎng)短期聯(lián)合運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制建模及求解方法展開(kāi)深入研究，研究成果在金沙江流域調(diào)控中心和華中電網(wǎng)調(diào)通中心相關(guān)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)中得到應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新成果如下：
　?。?）綜合分析流域集控中心梯級(jí)水電站經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）模塊的基本構(gòu)成和工作模式，結(jié)合梯級(jí)電站間水力、電力補(bǔ)償特性，建立以調(diào)度期內(nèi)總耗水量最小或蓄能最大為目標(biāo)的梯級(jí)水電站經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制數(shù)學(xué)模型

4、，提出適用于求解多機(jī)組巨型水電站機(jī)組組合優(yōu)化問(wèn)題的改進(jìn)二進(jìn)制-實(shí)數(shù)編碼蜂群算法，通過(guò)外層站間負(fù)荷分配和內(nèi)層單站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行兩個(gè)子問(wèn)題的嵌套迭代求解實(shí)現(xiàn)梯級(jí)水電站經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制優(yōu)化，合理分配梯級(jí)電站廠間負(fù)荷，制定最佳機(jī)組起停機(jī)狀態(tài)組合和最優(yōu)出力方案，為保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供技術(shù)支撐。
　?。?）從流域集控中心水調(diào)與電調(diào)部門業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)性及調(diào)度目標(biāo)差異性分析入手，構(gòu)建了梯級(jí)水電站發(fā)電計(jì)劃編制與廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行一體化調(diào)度模式，提出基于峰

5、荷比調(diào)峰方式的梯級(jí)水電站發(fā)電計(jì)劃精細(xì)化編制方法，將發(fā)電計(jì)劃編制結(jié)果作為廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模型輸入，利用廠內(nèi)仿真結(jié)果對(duì)出力計(jì)劃進(jìn)行循環(huán)反饋修正，制定滿足水力電力多重復(fù)雜約束要求、兼顧電網(wǎng)調(diào)峰需求的梯級(jí)水電站最優(yōu)出力計(jì)劃、機(jī)組起停機(jī)狀態(tài)組合和機(jī)組間負(fù)荷分配策略，實(shí)現(xiàn)水調(diào)和電調(diào)部門協(xié)同運(yùn)行。
　?。?）針對(duì)特大型梯級(jí)水電站群聯(lián)合發(fā)電調(diào)度必須兼顧多個(gè)電網(wǎng)調(diào)峰的復(fù)雜工程應(yīng)用需求，綜合分析電網(wǎng)間負(fù)荷互補(bǔ)特性，建立了以受端電網(wǎng)余荷均方差最小為目標(biāo)的梯

6、級(jí)水電站多電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)度模型，提出一種水電站群跨區(qū)多電網(wǎng)調(diào)峰優(yōu)化調(diào)度和電力跨省區(qū)協(xié)調(diào)分配方法，在給定電網(wǎng)受電量、電站調(diào)峰容量及輸電線路穩(wěn)定運(yùn)行限制要求下，通過(guò)提出的改進(jìn)實(shí)數(shù)編碼蜂群算法對(duì)電網(wǎng)受電計(jì)劃進(jìn)行啟發(fā)式搜索，制定能均衡地響應(yīng)各受端電網(wǎng)調(diào)峰需求的電站出力計(jì)劃及電力網(wǎng)間分配方案，充分挖掘梯級(jí)水電站發(fā)電能力及調(diào)峰潛力。
　?。?）綜合分析電網(wǎng)水火風(fēng)多能源互補(bǔ)特性，結(jié)合風(fēng)電出力不確定性的描述與表征方式，構(gòu)建了均衡考慮經(jīng)濟(jì)節(jié)約和環(huán)境保護(hù)