廠網(wǎng)協(xié)調(diào)模式下流域梯級(jí)電站群短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度研究.pdf

1、廠網(wǎng)協(xié)調(diào)模式下的流域梯級(jí)電站群短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度受水文徑流過程、電網(wǎng)負(fù)荷需求、機(jī)組狀態(tài)、下游用水需求等多種影響因素制約,是一類非線性、高維度、多約束的復(fù)雜水-機(jī)-電耦合優(yōu)化問題,也是水電能源科學(xué)與復(fù)雜性科學(xué)交叉發(fā)展的重要研究領(lǐng)域之一。隨著我國大型梯級(jí)電站群的相繼建成與投運(yùn),流域梯級(jí)水電能源系統(tǒng)的規(guī)模與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜,流域電站群短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度涌現(xiàn)出一系列新問題。水電能源綜合利用要求大幅提高,而互聯(lián)大電網(wǎng)下流域水能資源聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度還缺乏統(tǒng)

2、一有效的管理和協(xié)調(diào)機(jī)制;電力供需矛盾日益突出,易出現(xiàn)負(fù)荷峰谷差過大和調(diào)峰容量不足的情況;在負(fù)荷低谷時(shí)段,水電站往往被迫運(yùn)行于低效率區(qū),導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益顯著降低,因此,亟需協(xié)調(diào)電網(wǎng)吸納與電站出力關(guān)系,研究并發(fā)展新的廠網(wǎng)協(xié)調(diào)模式下的流域梯級(jí)電站群短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度理論與方法。本文圍繞全國互聯(lián)大電網(wǎng)背景下流域梯級(jí)電站群聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行存在的關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)難題,以水電能源學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、群智能優(yōu)化等基礎(chǔ)理論為支撐,以三峽梯級(jí)電站群為主要研究對(duì)象

3、,對(duì)廠網(wǎng)協(xié)調(diào)模式下梯級(jí)電站群短期聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度建模和求解方法開展研究,取得了一些有理論意義和工程實(shí)用價(jià)值的成果。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新包括:
　　(1)針對(duì)水電站機(jī)組檢修計(jì)劃、健康狀況、運(yùn)行狀態(tài)等對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的影響程度,提出水電機(jī)組綜合運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)模型。結(jié)合本文所提出的綜合運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)水電機(jī)組在當(dāng)前面臨時(shí)段發(fā)電優(yōu)化調(diào)度中的綜合運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià),由此確定可參與運(yùn)行機(jī)組的開機(jī)或停機(jī)優(yōu)先次序,為優(yōu)化調(diào)度過程時(shí)段間負(fù)荷變化引

4、起的增加或減少機(jī)組臺(tái)數(shù)提供選擇依據(jù);通過對(duì)機(jī)組母線出力限制、機(jī)組氣蝕振動(dòng)區(qū)限制與機(jī)組出力上下限求取交集,精確描述機(jī)組穩(wěn)定出力區(qū)域的邊界值,為水電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。
　　(2)在水電站機(jī)組綜合運(yùn)行評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,提出基于多種群蟻群優(yōu)化算法的梯級(jí)電站實(shí)時(shí)自動(dòng)發(fā)電控制方法。針對(duì)不同時(shí)間尺度,以梯級(jí)電站耗水量最小為目標(biāo),分別建立單時(shí)段梯級(jí)電站實(shí)時(shí)發(fā)電控制與當(dāng)前時(shí)段至余留期梯級(jí)電站自動(dòng)發(fā)電控制的數(shù)學(xué)優(yōu)化模型,提出適用解決電站

5、機(jī)組組合問題的多種群蟻群優(yōu)化算法,在收斂過程中以前期最優(yōu)解集不斷替代進(jìn)化種群,加速模型求解速度,合理分配梯級(jí)各電站所需承擔(dān)的系統(tǒng)負(fù)荷,并根據(jù)時(shí)段負(fù)荷需求在各級(jí)電站內(nèi)制定最優(yōu)開機(jī)機(jī)組組合與機(jī)組間最優(yōu)負(fù)荷分配方案,有效滿足電網(wǎng)實(shí)時(shí)性要求。
　　(3)綜合分析電網(wǎng)中梯級(jí)電站日發(fā)電計(jì)劃編制與廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在發(fā)電過程中的共性與差異性,提出梯級(jí)電站日發(fā)電計(jì)劃編制與廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行循環(huán)嵌套模式。針對(duì)二者優(yōu)化目標(biāo)不同而產(chǎn)生的電站下泄流量可行域沖突問題,

6、將日發(fā)電計(jì)劃編制優(yōu)化結(jié)果作為廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化計(jì)算的輸入,對(duì)發(fā)電計(jì)劃編制方案進(jìn)行目標(biāo)反向演算,二者循環(huán)嵌套計(jì)算直至滿足各項(xiàng)約束條件,同時(shí)獲得梯級(jí)電站最優(yōu)發(fā)電計(jì)劃與廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案,實(shí)現(xiàn)二者的一體化運(yùn)作,為梯級(jí)電站調(diào)度中心水調(diào)部門與電調(diào)部門以及電網(wǎng)調(diào)度中心的有機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行提供保障,且有效降低發(fā)電計(jì)劃與電網(wǎng)實(shí)際發(fā)電需求的偏差。
　　(4)結(jié)合流域梯級(jí)電站群歸口管理層級(jí)、隸屬電網(wǎng)關(guān)系、區(qū)域分布特征以及電站間的水力、電力補(bǔ)償關(guān)系,提出廠網(wǎng)協(xié)調(diào)

7、模式流域梯級(jí)電站群分層分區(qū)分級(jí)短期精細(xì)化調(diào)度方法。對(duì)流域梯級(jí)電站群短期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行分層分區(qū)分級(jí)劃分,以流域梯級(jí)電站群短期發(fā)電量最大或效益最優(yōu)為目標(biāo),以中長期優(yōu)化調(diào)度水位消落過程為指導(dǎo),建立流域梯級(jí)電站群短期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度模型,給出最優(yōu)發(fā)電流量和有功負(fù)荷分配方案,制定流域梯級(jí)電站群短期聯(lián)合最優(yōu)發(fā)電計(jì)劃,提高流域梯級(jí)電站群的短期發(fā)電效益。
　　(5)以流域水文過程、電網(wǎng)負(fù)荷要求以及不同部門間用水需求的非線性耦合特性作為水火電力系統(tǒng)優(yōu)