富水電電網(wǎng)短期與實(shí)時(shí)節(jié)能發(fā)電調(diào)度控制方法及策略研究.pdf

1、節(jié)能發(fā)電調(diào)度是電力行業(yè)促進(jìn)完成我國(guó)節(jié)能減排戰(zhàn)略目標(biāo)的重大舉措。我國(guó)電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)以水火電為主，節(jié)能發(fā)電調(diào)度的關(guān)鍵是研究行之有效的水火電調(diào)度方法，充分體現(xiàn)安全、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保原則。與火電占主導(dǎo)地位的電網(wǎng)不同，富水電電網(wǎng)的特點(diǎn)是水火電能源互補(bǔ)性好，節(jié)能減排潛力大，開展富水電電網(wǎng)節(jié)能發(fā)電調(diào)度控制研究，對(duì)節(jié)約化石能源，促進(jìn)國(guó)家節(jié)能減排目標(biāo)的完成具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。本文圍繞節(jié)能發(fā)電調(diào)度背景下富水電電網(wǎng)短期和實(shí)時(shí)調(diào)度控制中存在的關(guān)鍵科

2、學(xué)問題和技術(shù)難題，以運(yùn)籌學(xué)、水電能源學(xué)、數(shù)學(xué)組合等基礎(chǔ)理論為支撐，以水電富集的云南電網(wǎng)、貴州電網(wǎng)為工程背景，以節(jié)能調(diào)度電源發(fā)電順序?yàn)橹骶€，開展了大規(guī)模小水電發(fā)電調(diào)度、特大流域梯級(jí)水電站群調(diào)峰優(yōu)化調(diào)度、火電系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化調(diào)度、梯級(jí)AGC協(xié)調(diào)優(yōu)化控制建模和求解方法研究。取得了一些有理論意義和工程實(shí)用價(jià)值的成果，主要內(nèi)容概括如下:
　　(1)以富水電電網(wǎng)中小水電為研究對(duì)象，通過對(duì)小水電運(yùn)行特性的分析，提出大規(guī)模小水電群多級(jí)斷面控制負(fù)荷分配

3、方法。該方法規(guī)范了小水電日前調(diào)度計(jì)劃制定流程，摒棄了由調(diào)度機(jī)構(gòu)單方編制計(jì)劃的傳統(tǒng)模式，根據(jù)小水電調(diào)度關(guān)系，對(duì)發(fā)電計(jì)劃實(shí)行分級(jí)制作。在深入分析小水電運(yùn)行特性基礎(chǔ)上，引入自定義調(diào)峰規(guī)則，提出調(diào)度指令負(fù)荷分配方法，充分發(fā)揮小水電在電網(wǎng)中的調(diào)峰作用。采用集合理論對(duì)小水電群多級(jí)嵌套的并網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述和解析，并基于公平調(diào)度原則，提出多級(jí)超載斷面計(jì)劃校正方法，消除超載輸電對(duì)電網(wǎng)安穩(wěn)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。所提方法已在云南電網(wǎng)小水電管理技術(shù)支持系統(tǒng)中得到應(yīng)用（管理

4、電站1789座），德宏地調(diào)小水電群的實(shí)際調(diào)度結(jié)果表明，所提方法可以有效提高小水電調(diào)度計(jì)劃的安全性和準(zhǔn)確性。
　　(2)以富水電電網(wǎng)中大水電為研究對(duì)象，充分發(fā)揮其優(yōu)質(zhì)的調(diào)峰性能，構(gòu)建特大流域梯級(jí)復(fù)雜異構(gòu)并網(wǎng)水電站群短期調(diào)峰電量最大模型。該模型以系統(tǒng)剩余負(fù)荷最大值最小為目標(biāo)，為了便于優(yōu)化求解，采用凝聚函數(shù)法建立替代優(yōu)化目標(biāo)。對(duì)于特大流域梯級(jí)水電站群存在的電站與機(jī)組分區(qū)并網(wǎng)問題，提出以電站和機(jī)組為調(diào)控對(duì)象，耦合改進(jìn)的逐次切負(fù)荷方法、坐標(biāo)

5、輪換法、逐步優(yōu)化算法、懲罰函數(shù)法、啟發(fā)式策略的混合優(yōu)化方法進(jìn)行求解，充分發(fā)揮有調(diào)節(jié)能力大水電優(yōu)質(zhì)調(diào)峰作用，使剩余的系統(tǒng)負(fù)荷過程滿足火電機(jī)組高效運(yùn)行要求。烏江梯級(jí)水電站群的計(jì)算結(jié)果表明，所提模型和求解方法具有良好的調(diào)峰效果，是一種切實(shí)可行的方法。
　　(3)以富水電電網(wǎng)中燃煤火電為研究對(duì)象，構(gòu)建火電系統(tǒng)耗煤量最小節(jié)能發(fā)電調(diào)度模型，并提出一種動(dòng)態(tài)機(jī)組組合與等微增率法相結(jié)合的混合求解方法。為了防止火電機(jī)組出力過程頻繁波動(dòng)，在模型中引入出

6、力持續(xù)時(shí)段約束，并結(jié)合機(jī)組發(fā)電排序表設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)機(jī)組組合算法，為等微增率法在負(fù)荷動(dòng)態(tài)分配過程中確定滿足持續(xù)時(shí)段要求的節(jié)能機(jī)組組合。采用啟發(fā)式的迭代修正策略對(duì)傳統(tǒng)等微增率法進(jìn)行改進(jìn)，使分配結(jié)果滿足機(jī)組爬坡速率、出力限制、出力變化趨勢(shì)等復(fù)雜不等式約束。所提方法已應(yīng)用于貴州電網(wǎng)節(jié)能發(fā)電調(diào)度計(jì)劃生成系統(tǒng)，貴州電網(wǎng)汛期和枯期典型日實(shí)際調(diào)度結(jié)果表明，所提方法具有良好的節(jié)能效果，能夠切實(shí)滿足電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行需求。
　　(4)自動(dòng)發(fā)電控制(automa

7、tic geration contral，AGC)是短期調(diào)度計(jì)劃得以實(shí)施的執(zhí)行環(huán)節(jié)。以特大流域梯級(jí)AGC協(xié)調(diào)控制為研究對(duì)象，綜合考慮AGC中電網(wǎng)安全、振動(dòng)區(qū)、調(diào)節(jié)速率、機(jī)組啟停等約束，以梯級(jí)各電站日前計(jì)劃電量為控制目標(biāo)，構(gòu)建電網(wǎng)AGC與梯級(jí)AGC協(xié)調(diào)控制模型。針對(duì)模型中廠間負(fù)荷分配、聯(lián)合避開振動(dòng)區(qū)、穩(wěn)定斷面超載控制等關(guān)鍵問題，引入AGC投入序位和相對(duì)耗水率比例，并結(jié)合數(shù)學(xué)組合和集合運(yùn)算理論，系統(tǒng)地提出了電網(wǎng)與梯級(jí)AGC協(xié)調(diào)控制策略，主要