梯級水電站群復(fù)雜調(diào)度需求多目標(biāo)優(yōu)化方法研究.pdf

1、“西電東送”實施十多年來，我國在西南集中建成了瀾滄江、金沙江、烏江、紅水河等超千萬千瓦級特大流域梯級水電站群。不同于中小規(guī)模水電系統(tǒng)，特大流域梯級水電站群不僅電站數(shù)目多、裝機容量大、送電范圍廣，而且水力、電力聯(lián)系緊密，呈現(xiàn)了全新的調(diào)度特點和需求:更加關(guān)注梯級水電站群整體綜合效益和精細(xì)化調(diào)度，需要協(xié)同考慮發(fā)電、蓄能、通航、調(diào)峰等綜合利益需求，需要更具時效性和實用性的新型多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方法。本文以多個特大流域工程項目為研究背景，以其實際調(diào)度

2、面臨的全新復(fù)雜需求為導(dǎo)向，聚焦梯級水電站群復(fù)雜調(diào)度需求多目標(biāo)響應(yīng)這一關(guān)鍵科學(xué)問題，圍繞整體蓄能精細(xì)化控制、調(diào)峰和通航需求響應(yīng)、多目標(biāo)優(yōu)化高效計算和調(diào)度方案實用化求解等四個方面深入開展了梯級水電站群復(fù)雜調(diào)度需求多目標(biāo)優(yōu)化方法研究，主要內(nèi)容如下:
　　(1)針對電網(wǎng)對水電整體控制條件下梯級水電站群面臨的精細(xì)化調(diào)度需求，構(gòu)建了梯級水電站群蓄能控制優(yōu)化調(diào)度模型，并提出了基于等蓄能線的精細(xì)化求解方法。以總發(fā)電量最大和梯級蓄能控制為目標(biāo)，首先

3、引入可行域預(yù)壓縮策略，采用數(shù)學(xué)組合理論和等蓄能線，依蓄能控制指標(biāo)建立各時段梯級水庫可行水位組合曲面，將原問題轉(zhuǎn)化為不同梯級蓄能軌跡下的約束優(yōu)化問題，然后采用動態(tài)規(guī)劃實現(xiàn)高效求解。瀾滄江流域中下游梯級水電站群的應(yīng)用結(jié)果表明，所提方法能夠有效兼顧梯級發(fā)電效益和蓄能儲備，合理分配電網(wǎng)現(xiàn)在和未來的水能資源，切實服務(wù)于梯級水電站群精細(xì)化調(diào)度實踐。
　　(2)針對電網(wǎng)普遍存在的巨大調(diào)峰壓力和大江大河著力發(fā)展的航運需求，構(gòu)建了耦合調(diào)峰和通航需求

4、的梯級水電站群多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，并提出了集成智能算法和啟發(fā)式修正策略的混合求解方法。以系統(tǒng)余荷最大值最小和通航河段水位過程方差最小為目標(biāo)，結(jié)合模型特點改進了經(jīng)典非支配排序遺傳算法的基本遺傳算子，并針對復(fù)雜時間耦合約束和末水位控制要求提出了有效的啟發(fā)式修正策略，以提高算法性能和計算效率。瀾滄江下游景洪-橄欖壩梯級聯(lián)合調(diào)度結(jié)果表明，所提模型及方法可以充分發(fā)揮通航反調(diào)節(jié)電站作用，兼顧電網(wǎng)調(diào)峰和河道通航綜合利用需求，獲得較實際調(diào)度更為合理的梯

5、級運行計劃。
　　(3)針對梯級水電站群急速擴張的系統(tǒng)規(guī)模和日益多元的調(diào)度需求，提出了梯級水電站群多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度高效解算方法，主要包括兩方面工作:一方面，基于外部檔案集等策略，著力將新興的量子粒子群算法拓展至多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域，提出了多目標(biāo)量子粒子群優(yōu)化算法;另一方面，基于Fork/Join框架，實現(xiàn)多目標(biāo)遺傳算法在多核環(huán)境下的并行計算，提出了并行多目標(biāo)遺傳算法。兩種方法均源于群體智能算法，分別實現(xiàn)了新型方法拓展和先進技術(shù)融合。所

6、提方法通過了烏江干流梯級水電站群和瀾滄江中下游梯級水電站群的實例驗證，取得了良好的計算效果，能夠有效豐富梯級水電站群多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方法理論體系。
　　(4)針對日益龐大的計算規(guī)模和愈加復(fù)雜的運行環(huán)境下梯級水電站群優(yōu)化調(diào)度方案實用性需求，提出了基于數(shù)據(jù)挖掘的梯級水電站群指令調(diào)度優(yōu)化方法。結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，利用聚類分析從大量的電站日發(fā)電數(shù)據(jù)中提煉出若干關(guān)鍵特性指標(biāo)并聚類形成調(diào)度決策庫;以此為基礎(chǔ)，采用大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)方法對不同流域不同電