三峽與金沙江下游梯級水庫群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度研究.pdf

1、長江干流金沙江下游-三峽河段水能資源豐富，是長江水資源開發(fā)的重要河段。三峽工程是長江干流的控制性骨干工程，具有巨大的防洪、發(fā)電、航運(yùn)等綜合效益；而金沙江下游梯級開發(fā)以發(fā)電為主，兼顧防洪、供水灌溉等綜合利用。三峽與金沙江下游梯級水庫規(guī)模巨大，具有重大的聯(lián)合調(diào)度效益，其供電范圍基本一致?，F(xiàn)有的管理模式下，具備實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)度的條件。水利工程設(shè)計(jì)階段中梯級水庫調(diào)度研究存在一定的局限性，與實(shí)際運(yùn)行調(diào)度存在較大差距。在“廠網(wǎng)分開”與“競價(jià)上網(wǎng)”的形勢

2、下，實(shí)現(xiàn)梯級水庫群優(yōu)化運(yùn)行，為上報(bào)發(fā)電計(jì)劃提供了參考依據(jù)。在執(zhí)行發(fā)電計(jì)劃時(shí)，合理分配不同電站出力，保證電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，并能充分利用水能資源。
　　梯級水庫群優(yōu)化調(diào)度是一類高維、時(shí)變的大規(guī)模決策優(yōu)化問題，并具有非線性、不確定性、多目標(biāo)、多層次、多階段等特征，一直是水利工程科學(xué)與系統(tǒng)工程科學(xué)交叉發(fā)展的前沿問題之一。然而，隨著梯級水庫群規(guī)模的不斷擴(kuò)大，梯級水庫群之間的水力、電力聯(lián)系日趨復(fù)雜化，不同調(diào)度需求、調(diào)度目標(biāo)之間存在的相互制約與競爭

3、關(guān)系日益明顯，傳統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度的理論與方法已難以支撐復(fù)雜大規(guī)模梯級水庫群調(diào)度決策的制定，難以滿足工程需求。因此，亟需研究新的優(yōu)化理論與方法。
　　本文圍繞三峽與金沙江下游梯級水庫群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度決策問題，采用Pareto多目標(biāo)優(yōu)化決策技術(shù)，對三峽與金沙江梯級水庫群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度與決策問題作了深入的研究。以充分發(fā)揮發(fā)電效益為目標(biāo)，引入復(fù)雜系統(tǒng)的建模理論、群智能優(yōu)化方法，豐富了發(fā)電優(yōu)化調(diào)度求解，為發(fā)電計(jì)劃的制定提供參考依據(jù)。通過水文特性分析與

4、風(fēng)險(xiǎn)分析對水庫群蓄水時(shí)機(jī)作了分析研究，確定了蓄水時(shí)間，水庫蓄能規(guī)律指導(dǎo)水庫群出力合理分配，為電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行提供了保證，為梯級水庫群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度研究提供了理論依據(jù)與技術(shù)支撐。主要研究工作與創(chuàng)新成果如下：
　?。?）以金沙江下游梯級水庫群運(yùn)行調(diào)度為背景，分析了三峽發(fā)電調(diào)度模式下各調(diào)度目標(biāo)間的競爭與沖突關(guān)系，通過引入 Pareto優(yōu)化概念，論述了多目標(biāo)發(fā)電調(diào)度建模的理論基礎(chǔ)，引入了有效庫容，運(yùn)用多目標(biāo)遺傳算法求解模型。結(jié)果表明有效庫容很好

5、的指導(dǎo)了NSGA-Ⅱ進(jìn)化搜索，得到了較好的Pareto前沿。多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度分析發(fā)電優(yōu)化調(diào)度中競爭與沖突目標(biāo)之間的關(guān)系，為水庫群優(yōu)化調(diào)度研究與求解提供了一定的技術(shù)支撐。
　?。?）在了解發(fā)電優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上，圍繞三峽與金沙江下游梯級水庫群聯(lián)合發(fā)電需求，建立了三峽優(yōu)化調(diào)度模型和三峽與金沙江下游梯級水庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型，分別采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法、遺傳算法與粒子群算法進(jìn)行求解。針對已有模型求解方法的制約，結(jié)合遺傳算法與粒子群算

6、法，分別采用了增加種群多樣性與控制粒子群慣性權(quán)值的手段，突破了復(fù)雜約束優(yōu)化模型求解技術(shù)，提高了算法優(yōu)化性能。三種算法在求解三峽優(yōu)化調(diào)度模型時(shí)，改進(jìn)的粒子群算法得到較為滿意的解。將改進(jìn)的粒子群算法應(yīng)用到梯級水庫群發(fā)電調(diào)度模型求解中，結(jié)果表明，該算法在求解精度與求解效率等方面性能顯著改善，為水庫優(yōu)化調(diào)度模型的求解提供了新思路；同時(shí)把并行算法很好地嵌入到模型求解過程中，結(jié)果顯示，算法的求解速度得到大大提高；
　　（3）分析了影響三峽與金

7、沙江下游梯級水庫群蓄水的主要因素。結(jié)合目前水文特性，以水庫蓄滿率為目標(biāo)，分析了金沙江下游水庫群蓄水時(shí)機(jī)的選擇；在確定了金沙江下游水庫群蓄水時(shí)間的基礎(chǔ)上，從風(fēng)險(xiǎn)率的角度分析了三峽水庫提前蓄水的可能性；
　?。?）發(fā)電企業(yè)作為一個(gè)整體，獲得發(fā)電計(jì)劃后，只有合理梯級分配水庫間出力，才能一方面確保電網(wǎng)安全，另一方面使得有限的水能資源得到充分的利用。本文以水庫群蓄能規(guī)律為基礎(chǔ)，結(jié)合有效庫容，建立了有效勢能最大的等價(jià)性模型，并指導(dǎo)水庫群蓄放水