梯級(jí)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(shí)施十多年來(lái)，我國(guó)在西南集中建成了瀾滄江、金沙江、烏江、紅水河等超千萬(wàn)千瓦級(jí)特大流域梯級(jí)水電站群。不同于中小規(guī)模水電系統(tǒng)，特大流域梯級(jí)水電站群不僅電站數(shù)目多、裝機(jī)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(diǎn)和需求:更加關(guān)注梯級(jí)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(shí)效性和實(shí)用性的新型多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方法。本文以多個(gè)特大流域工程項(xiàng)目為研究背景，以其實(shí)際調(diào)度

2、面臨的全新復(fù)雜需求為導(dǎo)向，聚焦梯級(jí)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(wèn)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(jì)算和調(diào)度方案實(shí)用化求解等四個(gè)方面深入開(kāi)展了梯級(jí)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(duì)電網(wǎng)對(duì)水電整體控制條件下梯級(jí)水電站群面臨的精細(xì)化調(diào)度需求，構(gòu)建了梯級(jí)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(jí)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(shí)段梯級(jí)水庫(kù)可行水位組合曲面，將原問(wèn)題轉(zhuǎn)化為不同梯級(jí)蓄能軌跡下的約束優(yōu)化問(wèn)題，然后采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃實(shí)現(xiàn)高效求解。瀾滄江流域中下游梯級(jí)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(jí)發(fā)電效益和蓄能儲(chǔ)備，合理分配電網(wǎng)現(xiàn)在和未來(lái)的水能資源，切實(shí)服務(wù)于梯級(jí)水電站群精細(xì)化調(diào)度實(shí)踐。
　　(2)針對(duì)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(yùn)需求，構(gòu)建了耦合調(diào)峰和通航需求

4、的梯級(jí)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(guò)程方差最小為目標(biāo)，結(jié)合模型特點(diǎn)改進(jìn)了經(jīng)典非支配排序遺傳算法的基本遺傳算子，并針對(duì)復(fù)雜時(shí)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(jì)算效率。瀾滄江下游景洪-橄欖壩梯級(jí)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(shí)際調(diào)度更為合理的梯

5、級(jí)運(yùn)行計(jì)劃。
　　(3)針對(duì)梯級(jí)水電站群急速擴(kuò)張的系統(tǒng)規(guī)模和日益多元的調(diào)度需求，提出了梯級(jí)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(shí)現(xiàn)多目標(biāo)遺傳算法在多核環(huán)境下的并行計(jì)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(shí)現(xiàn)了新型方法拓展和先進(jìn)技術(shù)融合。所

6、提方法通過(guò)了烏江干流梯級(jí)水電站群和瀾滄江中下游梯級(jí)水電站群的實(shí)例驗(yàn)證，取得了良好的計(jì)算效果，能夠有效豐富梯級(jí)水電站群多目標(biāo)優(yōu)化調(diào)度方法理論體系。
　　(4)針對(duì)日益龐大的計(jì)算規(guī)模和愈加復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境下梯級(jí)水電站群優(yōu)化調(diào)度方案實(shí)用性需求，提出了基于數(shù)據(jù)挖掘的梯級(jí)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(kù);以此為基礎(chǔ)，采用大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)方法對(duì)不同流域不同電