梯級(jí)水電站隨機(jī)發(fā)電調(diào)度及調(diào)峰計(jì)劃編制研究.pdf

1、近年來，受氣候變化和人類活動(dòng)的雙重影響，流域水循環(huán)過程和水資源時(shí)空分布規(guī)律發(fā)生了深遠(yuǎn)變化，極端水文事件頻繁發(fā)生，水文過程呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的隨機(jī)性，現(xiàn)有的預(yù)報(bào)理論與方法難以滿足工程實(shí)際應(yīng)用中梯級(jí)水電站群聯(lián)合調(diào)度對(duì)入庫徑流預(yù)報(bào)精度和預(yù)見期的要求；另一方面，隨著流域水電站群的大規(guī)模建設(shè)和投運(yùn)、新能源的大規(guī)模開發(fā)與并網(wǎng)、西電東送能力不斷擴(kuò)大和電網(wǎng)峰谷差異日益增大，水電能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行與管理中涉及的復(fù)雜現(xiàn)象和問題日益凸顯，給流域梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度

2、帶來了新的挑戰(zhàn)。為此，本文圍繞梯級(jí)水電站隨機(jī)發(fā)電優(yōu)化調(diào)度和短期調(diào)峰調(diào)度面臨的若干科學(xué)問題，結(jié)合水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行理論、運(yùn)籌學(xué)、規(guī)劃原理和智能優(yōu)化方法，以實(shí)現(xiàn)水能資源的高效利用和解決實(shí)際工程應(yīng)用問題為目標(biāo)，對(duì)隨機(jī)來水下的梯級(jí)水電站群聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度和復(fù)雜約束下的短期調(diào)峰計(jì)劃編制問題開展了深入研究，取得的一些有價(jià)值的研究成果可供流域相關(guān)調(diào)度部門參考，部分成果已集成到“多調(diào)度主體水電站群聯(lián)合調(diào)度軟件”和“雜谷腦梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)”，并在國家電網(wǎng)西南

3、分部和中國華電集團(tuán)四川分公司實(shí)現(xiàn)了工程應(yīng)用。論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新成果包括：
　　（1）為解決不確定來水下溪洛渡-向家壩梯級(jí)水電站長(zhǎng)期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度問題，首先不考慮徑流預(yù)報(bào)，以規(guī)避來水預(yù)報(bào)不確定性對(duì)水庫調(diào)度的影響，利用長(zhǎng)系列歷史徑流資料進(jìn)行調(diào)度圖控制線優(yōu)化，提出了梯級(jí)聯(lián)合蓄能調(diào)度圖繪制及優(yōu)化方法，在滿足梯級(jí)發(fā)電保證率的條件下，實(shí)現(xiàn)了歷史多年平均發(fā)電量最大化；隨后考慮中長(zhǎng)期徑流預(yù)報(bào)不確定性的影響，對(duì)月徑流預(yù)報(bào)誤差分布規(guī)律進(jìn)行分析，進(jìn)

4、一步，采用蒙特卡洛模擬方法隨機(jī)生成徑流序列，建立了考慮徑流預(yù)報(bào)誤差的長(zhǎng)期發(fā)電調(diào)度優(yōu)化模型，并提出一種改進(jìn)的并行逐步優(yōu)化算法進(jìn)行模型求解，根據(jù)求解結(jié)果給出了優(yōu)化調(diào)度置信區(qū)間，并據(jù)此繪制出直觀且信息更為豐富的預(yù)報(bào)調(diào)度圖用以指導(dǎo)水庫運(yùn)行，為解決隨機(jī)來水下梯級(jí)電站長(zhǎng)期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度問題提供了一種新思路。
　?。?）圍繞金沙江下游梯級(jí)水電站群枯水期水位消落問題，研究工作從經(jīng)典蓄供水判別式法入手，分析了運(yùn)用判別式法進(jìn)行枯水期發(fā)電調(diào)度時(shí)的問題和缺

5、陷。進(jìn)而綜合考慮梯級(jí)最小出力最大和總發(fā)電量最大兩個(gè)目標(biāo)，建立了梯級(jí)水電站枯水期多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度模型，相應(yīng)地提出一種改進(jìn)多目標(biāo)差分進(jìn)化算法對(duì)模型進(jìn)行求解，并基于三種來水典型年的調(diào)度計(jì)算結(jié)果，采用隱隨機(jī)優(yōu)化方法提取水位消落控制規(guī)則，最終提出一種結(jié)合判別式法和控制規(guī)則進(jìn)行梯級(jí)電站水量調(diào)度操作的方法。研究結(jié)果表明，提出的方法能夠充分發(fā)揮梯級(jí)電站補(bǔ)償效益，顯著提高了水能利用率，可為合理制定金沙江下游梯級(jí)水電站枯水期水位消落運(yùn)行方案提供借鑒和指導(dǎo)。<

6、br>　?。?）為考慮隨機(jī)徑流對(duì)水電站中期發(fā)電調(diào)度的影響，首先，將徑流過程描述為相鄰時(shí)段徑流相關(guān)的簡(jiǎn)單離散時(shí)間馬爾可夫鏈，采用概率約束條件和期望值目標(biāo)，建立了均衡考慮效益和風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)會(huì)約束期望值模型，并提出采用隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法滾動(dòng)求解；其次，為充分利用預(yù)報(bào)信息提高水庫調(diào)度效益，提出了基于逐日滾動(dòng)和實(shí)時(shí)校正的動(dòng)態(tài)控制優(yōu)化模型，考慮水量在余留期各個(gè)時(shí)段之間的隨機(jī)分配，利用面臨時(shí)段的短期日徑流預(yù)測(cè)結(jié)果和未來余留時(shí)段中長(zhǎng)期平均徑流預(yù)測(cè)結(jié)果計(jì)算得到

7、了最優(yōu)水位控制策略，并根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時(shí)對(duì)調(diào)度決策進(jìn)行滾動(dòng)修正。以溪洛渡電站為實(shí)例，對(duì)兩種方法進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，并與確定性動(dòng)態(tài)規(guī)劃計(jì)算得到的結(jié)果比較，分析總結(jié)了各方法的優(yōu)劣和適用性。
　?。?）針對(duì)梯級(jí)水電站群短期調(diào)峰問題，從流域集控中心制定梯級(jí)電站日發(fā)電建議的角度出發(fā)，以雜谷腦流域梯級(jí)水電站為例開展研究，綜合考慮徑流預(yù)報(bào)信息、振動(dòng)區(qū)約束、梯級(jí)電站間水流時(shí)滯等因素，建立了梯級(jí)水電站聯(lián)合調(diào)峰發(fā)電效益最大模型，提出結(jié)合離散微分動(dòng)態(tài)規(guī)劃和逐