廠網(wǎng)協(xié)調(diào)模式下流域梯級電站群短期聯(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。隨著我國大型梯級電站群的相繼建成與投運,流域梯級水電能源系統(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)荷低谷時段,水電站往往被迫運行于低效率區(qū),導(dǎo)致整個電網(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)背景下流域梯級電站群聯(lián)合優(yōu)化運行存在的關(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,以三峽梯級電站群為主要研究對象

3、,對廠網(wǎng)協(xié)調(diào)模式下梯級電站群短期聯(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用價值的成果。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新包括:
　　(1)針對水電站機(jī)組檢修計劃、健康狀況、運行狀態(tài)等對機(jī)組穩(wěn)定運行的影響程度,提出水電機(jī)組綜合運行狀態(tài)評價指標(biāo)與評價模型。結(jié)合本文所提出的綜合運行狀態(tài)評價指標(biāo),對水電機(jī)組在當(dāng)前面臨時段發(fā)電優(yōu)化調(diào)度中的綜合運行狀態(tài)進(jìn)行評價,由此確定可參與運行機(jī)組的開機(jī)或停機(jī)優(yōu)先次序,為優(yōu)化調(diào)度過程時段間負(fù)荷變化引

4、起的增加或減少機(jī)組臺數(shù)提供選擇依據(jù);通過對機(jī)組母線出力限制、機(jī)組氣蝕振動區(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)定運行提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。
　　(2)在水電站機(jī)組綜合運行評價的基礎(chǔ)上,提出基于多種群蟻群優(yōu)化算法的梯級電站實時自動發(fā)電控制方法。針對不同時間尺度,以梯級電站耗水量最小為目標(biāo),分別建立單時段梯級電站實時發(fā)電控制與當(dāng)前時段至余留期梯級電站自動發(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,合理分配梯級各電站所需承擔(dān)的系統(tǒng)負(fù)荷,并根據(jù)時段負(fù)荷需求在各級電站內(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)實時性要求。
　　(3)綜合分析電網(wǎng)中梯級電站日發(fā)電計劃編制與廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運行在發(fā)電過程中的共性與差異性,提出梯級電站日發(fā)電計劃編制與廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運行循環(huán)嵌套模式。針對二者優(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)電計劃編制優(yōu)化結(jié)果作為廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運行優(yōu)化計算的輸入,對發(fā)電計劃編制方案進(jìn)行目標(biāo)反向演算,二者循環(huán)嵌套計算直至滿足各項約束條件,同時獲得梯級電站最優(yōu)發(fā)電計劃與廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運行方案,實現(xiàn)二者的一體化運作,為梯級電站調(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)運行提供保障,且有效降低發(fā)電計劃與電網(wǎng)實際發(fā)電需求的偏差。
　　(4)結(jié)合流域梯級電站群歸口管理層級、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、模式流域梯級電站群分層分區(qū)分級短期精細(xì)化調(diào)度方法。對流域梯級電站群短期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行分層分區(qū)分級劃分,以流域梯級電站群短期發(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,制定流域梯級電站群短期聯(lián)合最優(yōu)發(fā)電計劃,提高流域梯級電站群的短期發(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)