梯級(jí)電站優(yōu)化調(diào)度與負(fù)荷調(diào)整模型及決策方法研究.pdf

1、近年來(lái)，我國(guó)水電建設(shè)的速度持續(xù)提高。截止2016年底，水電裝機(jī)已達(dá)3.32億kW，約占全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)（16.45億kW）的20.18％。同時(shí)，《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出，由于氣候變化形勢(shì)日益嚴(yán)峻，在大氣污染防治力度進(jìn)一步加強(qiáng)、生態(tài)與環(huán)保剛性約束趨緊的條件下，在當(dāng)前和將來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，加快清潔能源的開發(fā)利用和化石能源的清潔化利用已經(jīng)成為必然趨勢(shì)，并明確了“積極發(fā)展水電，統(tǒng)籌開發(fā)與外送”的重點(diǎn)任務(wù)。隨著我國(guó)梯級(jí)水電開發(fā)的持續(xù)推進(jìn)，流域梯級(jí)

2、水庫(kù)系統(tǒng)的格局正逐漸或已經(jīng)形成。作為水庫(kù)運(yùn)行管理的重要環(huán)節(jié)，水庫(kù)調(diào)度在防洪減災(zāi)和水資源調(diào)控等方面發(fā)揮著重要作用，因此，水庫(kù)（群）調(diào)度理論方法已成為防洪減災(zāi)和水資源高效利用的熱點(diǎn)研究問(wèn)題。
　　此外，隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度換擋，工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整加快，節(jié)能意識(shí)進(jìn)一步強(qiáng)化，用電增速有了顯著放緩，局部地區(qū)出現(xiàn)了電力供過(guò)于求的現(xiàn)象，供應(yīng)寬松呈現(xiàn)常態(tài)化。因此，統(tǒng)籌水電開發(fā)與外送，研究水電消納問(wèn)題，減少甚至防止棄水，是當(dāng)前乃至未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)水電運(yùn)行期亟待

3、解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一?；诖耍菊撐牧⒆阌谒畮?kù)（群）興利功能，重點(diǎn)圍繞基于來(lái)水不確定性的梯級(jí)水電站負(fù)荷調(diào)整問(wèn)題，綜合運(yùn)用水利科學(xué)、數(shù)學(xué)科學(xué)、智能優(yōu)化及系統(tǒng)工程等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的理論方法，分別從徑流預(yù)測(cè)、優(yōu)化調(diào)度、負(fù)荷調(diào)整及評(píng)價(jià)決策等方面開展研究并提出新方法。主要研究工作包括:
　　(1)基于小波分析的投影尋蹤自回歸預(yù)測(cè)模型研究。為進(jìn)一步提高中長(zhǎng)期徑流預(yù)測(cè)精度，針對(duì)歷史徑流序列的非線性、隨機(jī)性的特點(diǎn)，采用對(duì)原序列先處理再預(yù)測(cè)的研究思路，

4、建立基于小波分析的投影尋蹤自回歸預(yù)測(cè)模型;利用小波分析將徑流序列分解為一個(gè)近似信號(hào)和多個(gè)細(xì)節(jié)信號(hào)，運(yùn)用投影尋蹤自回歸技術(shù)分別對(duì)不同信號(hào)建立子模型并進(jìn)行參數(shù)率定，并疊加各信號(hào)來(lái)獲取最終預(yù)測(cè)結(jié)果;以實(shí)例計(jì)算結(jié)果深入分析新模型的預(yù)測(cè)能力以及分解尺度對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響。
　　(2)混合蛙跳算法改進(jìn)機(jī)制研究。針對(duì)混合蛙跳算法易早熟收斂的問(wèn)題，利用混沌技術(shù)的遍歷性優(yōu)勢(shì)對(duì)子群最優(yōu)個(gè)體進(jìn)行變異操作，形成局部精細(xì)搜索策略;根據(jù)蛙群相對(duì)多樣性參數(shù)來(lái)判斷

5、算法是否陷入局部最優(yōu)，引入鯰魚效應(yīng)機(jī)制對(duì)蛙群最優(yōu)個(gè)體進(jìn)行擾動(dòng)以提高全局尋優(yōu)能力，形成全局激勵(lì)調(diào)節(jié)策略;耦合兩種策略，提出混沌鯰魚效應(yīng)蛙跳耦合算法;最后將其應(yīng)用于梯級(jí)水庫(kù)中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度，從尋優(yōu)能力和收斂速度兩方面分析新算法的優(yōu)越性。
　　(3)基于來(lái)水不確定性的梯級(jí)水電站負(fù)荷調(diào)整耦合模型研究。針對(duì)來(lái)水不確定性引起的實(shí)際調(diào)度要求與原定發(fā)電計(jì)劃的偏差問(wèn)題，一方面結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)管理內(nèi)涵和梯級(jí)水電站發(fā)電調(diào)度操作規(guī)程，建立梯級(jí)水電站安全運(yùn)行預(yù)警機(jī)制

6、，對(duì)發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行滾動(dòng)監(jiān)測(cè)與評(píng)估;另一方面，基于誤差分析技術(shù)和水庫(kù)調(diào)度理論，建立梯級(jí)水電站負(fù)荷調(diào)整耦合模型，包含來(lái)流分析、計(jì)劃制定、負(fù)荷調(diào)整三個(gè)子模塊，并以預(yù)警結(jié)果為時(shí)間控制節(jié)點(diǎn)，提出一種計(jì)及電網(wǎng)安全約束的負(fù)荷調(diào)整逐層遞進(jìn)求解算法;通過(guò)實(shí)例應(yīng)用，驗(yàn)證耦合模型可有效解決來(lái)水不確定給水庫(kù)安全運(yùn)行帶來(lái)的不利影響。
　　(4)梯級(jí)水電站負(fù)荷調(diào)整方案評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及決策方法研究。從安全性和經(jīng)濟(jì)性兩方面，提出發(fā)電風(fēng)險(xiǎn)率、負(fù)荷變動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)率、水位越限風(fēng)

7、險(xiǎn)率、出力不足風(fēng)險(xiǎn)率、風(fēng)險(xiǎn)機(jī)會(huì)損失、增發(fā)電量效益等負(fù)荷調(diào)整過(guò)程中的重點(diǎn)關(guān)注指標(biāo)，建立風(fēng)險(xiǎn)效益協(xié)同評(píng)價(jià)指標(biāo)體系;在傳統(tǒng)灰靶決策模型基礎(chǔ)上，采用基于矩估計(jì)法的組合權(quán)重集成技術(shù)確定各指標(biāo)的最優(yōu)組合權(quán)重，并引入馬氏距離彌補(bǔ)其忽略指標(biāo)相關(guān)性的不足，定義“灰靶環(huán)數(shù)”改善其排序結(jié)果不明顯的弱點(diǎn)，建立基于矩估計(jì)賦權(quán)的灰靶決策模型;并運(yùn)用負(fù)荷調(diào)整耦合模型獲取非劣解集，以此為評(píng)價(jià)樣本進(jìn)行實(shí)例應(yīng)用，驗(yàn)證所建指標(biāo)體系和決策方法在負(fù)荷調(diào)整方案優(yōu)選方面的合理性和有