梯級水電站廠間負(fù)荷優(yōu)化分配模型研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著我國水能資源的不斷開發(fā)，溪洛渡、向家壩等巨型梯級水利樞紐陸續(xù)投運，梯級水電站的運行控制日趨復(fù)雜，其潛在的效益也使得聯(lián)合優(yōu)化運行和管理倍受學(xué)術(shù)界和工程界關(guān)注。然而，傳統(tǒng)調(diào)度理論與方法在實際工程應(yīng)用中要實現(xiàn)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度存在較大困難：數(shù)據(jù)龐大、計算繁雜，且在通用性和可擴(kuò)展性上不夠完善；模型過于簡化，造成發(fā)電計劃與實際調(diào)度產(chǎn)生偏差，不能完全滿足電網(wǎng)實際運行需求；調(diào)度模型自身具有的局限性，使得調(diào)度結(jié)果不完全可用。因此，如何在流域梯級復(fù)雜水力、

2、電力聯(lián)系約束下，合理進(jìn)行梯級水電站廠間負(fù)荷優(yōu)化分配，提高流域梯級電站的水能利用率和綜合效益，是亟需解決的關(guān)鍵工程問題。深入開展梯級水電站負(fù)荷優(yōu)化分配研究，不僅是流域水電開發(fā)管理的現(xiàn)實需要，對充分綜合地利用水能資源同樣具有重要的意義和工程應(yīng)用價值。
　　本文以溪洛渡-向家壩梯級(簡稱：溪-向梯級)水電站為研究對象，在充分利用已有研究思路和成果的基礎(chǔ)上，針對復(fù)雜水力、電力聯(lián)系下，梯級水電站聯(lián)系密切、調(diào)節(jié)性能各異、約束復(fù)雜的特點，綜合考

3、慮電網(wǎng)、電站、水庫、機(jī)組等不同系統(tǒng)的運行要求，充分發(fā)揮各電站的水力、電力補(bǔ)償調(diào)節(jié)作用，開展梯級水電站廠間負(fù)荷優(yōu)化分配的研究，以期為梯級短期優(yōu)化運行和水電能高效轉(zhuǎn)換問題提供可靠的理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。具體工作如下：
　　首先，本文在分析了廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運行與梯級廠間負(fù)荷優(yōu)化分配問題的耦合關(guān)系后，對作為廠間負(fù)荷分配前提與基礎(chǔ)的廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運行問題的研究現(xiàn)狀及相關(guān)理論進(jìn)行了論述。針對溪洛渡及向家壩電站的實際情況和梯級廠間負(fù)荷優(yōu)化分配目標(biāo)需求，建立了

4、以耗水量最小為目標(biāo)的電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運行調(diào)度模型，綜合考慮電站約束，提出改進(jìn)量子進(jìn)化嵌套動態(tài)規(guī)劃方法的混合優(yōu)化算法，并結(jié)合最短開停機(jī)時間修補(bǔ)策略、系統(tǒng)備用容量修補(bǔ)策略對模型進(jìn)行求解。應(yīng)用本文方法的向家壩廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運行結(jié)果表明：所提方法具有求解迅速，容易收斂，優(yōu)化結(jié)果明顯的特點，適用于巨型電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運行問題的求解。
　　隨后，針對現(xiàn)階段梯級負(fù)荷優(yōu)化分配問題研究現(xiàn)狀及存在的瓶頸，綜合比較常用的幾種調(diào)度模型間的優(yōu)劣及適用情況，結(jié)合溪-向梯級

5、實際情況，確定了基于梯級蓄能最大目標(biāo)的“先站間后站內(nèi)的層次化結(jié)構(gòu)解決方案”。針對梯級蓄能最大模型所存在的易放空下游水庫的弊端，提出“出力約束廊道”、站間聯(lián)合躲避振動區(qū)等一系列約束處理策略，對尋優(yōu)過程中水庫運行水位、出力、流量等變量進(jìn)行動態(tài)的、有效的控制，使得優(yōu)化調(diào)度結(jié)果合理可行；此外，為了使調(diào)度方案能綜合考慮未來時段的電網(wǎng)負(fù)荷需求，減少電站機(jī)組的啟停次數(shù)，同時實現(xiàn)當(dāng)前時段和余留期負(fù)荷的優(yōu)化分配，本文結(jié)合梯級短期負(fù)荷預(yù)測，建立了“三日負(fù)荷