大型流域水電站水庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度及風(fēng)險(xiǎn)分析.pdf

1、近年來,隨著我國(guó)大力發(fā)展水電方針的落實(shí),水電事業(yè)得到快速發(fā)展,我國(guó)己成為世界水電第一大國(guó)。特別是隨著近幾年大機(jī)組、巨型電站的投運(yùn),水電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和大型流域水電站水庫(kù)群的優(yōu)化調(diào)度問題受到人們的高度重視。開展大型流域水電站水庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度,不僅關(guān)系到水庫(kù)群自身的安全和經(jīng)濟(jì)利益,也關(guān)系到電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及防洪、航運(yùn)、供水等多方面的利益。符合建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的要求,也是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的重要途徑。本文以大型流域水電站水庫(kù)

2、群的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度和水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)為研究對(duì)象,從優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建、求解策略和方法、優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)確定、對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析和水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)等方面深入探討了水電站水庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問題,并取得了如下主要成果:
　　 (1)水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度管理及水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)。對(duì)我國(guó)水庫(kù)調(diào)度管理的現(xiàn)狀以及取得的成就進(jìn)行了全面的總結(jié)分析,并對(duì)我國(guó)水電站水庫(kù)和電網(wǎng)水調(diào)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和管理進(jìn)行了深入探討,指出了水庫(kù)調(diào)度管理和水庫(kù)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)管理

3、方面存在的問題和不足;從構(gòu)建新型水電站水庫(kù)調(diào)度管理體系,加強(qiáng)大型流域水電站水庫(kù)群管理、加快現(xiàn)代智能電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)以及完善標(biāo)準(zhǔn)體系等方面提出了設(shè)想和建議,將對(duì)今后我國(guó)水庫(kù)調(diào)度工作的開展和水庫(kù)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)管理起到一定的積極作用。
　　 (2)大型流域水電站水庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型研究。針對(duì)長(zhǎng)江上游巨型水電站水庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型的多目標(biāo)及多約束特點(diǎn),分別按整體系統(tǒng)、局部電網(wǎng)和河流梯級(jí)三個(gè)空間層次,在滿足水庫(kù)綜合利用要求

4、的前提下,建立了長(zhǎng)期、中期、短期的多維時(shí)間尺度聯(lián)合調(diào)度模型,并在傳統(tǒng)動(dòng)態(tài)規(guī)劃及其改進(jìn)方法、現(xiàn)代智能仿生算法的基礎(chǔ)上,研究引入了自調(diào)整參數(shù)的粒子群優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行求解,為地區(qū)電網(wǎng)、區(qū)域電網(wǎng)以及互聯(lián)電網(wǎng)條件下的大型流域水電站水庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度提供了重要的技術(shù)支撐。
　　 (3)大規(guī)模多約束聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型的解算方法研究。針對(duì)水電站水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度這個(gè)涉及多水力聯(lián)系、電力聯(lián)系和多目標(biāo)、多約束的高維、動(dòng)態(tài)、非線性的系統(tǒng)優(yōu)化問題,引入了基于

5、MPI(消息傳遞標(biāo)準(zhǔn))與OpenMP(共享存儲(chǔ)編程模型)混合控制的雙層并行優(yōu)化方法,成功實(shí)現(xiàn)了多進(jìn)程與多線程的同步并行計(jì)算,為大規(guī)模多約束的水電站水庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度提供了一條快速求解途徑。
　　 (4)大型流域水電站水庫(kù)群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度實(shí)例分析。研究了中國(guó)水電站的分布及其水文、水庫(kù)調(diào)節(jié)特性,針對(duì)西南地區(qū)長(zhǎng)江上游的部分大型水電站水庫(kù)群和華中地區(qū)長(zhǎng)江中下游的部分大型水電站水庫(kù)群,建立了聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型,將大型流域水電站水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度問

6、題分解為各個(gè)小規(guī)模的問題求解,然后借助水庫(kù)調(diào)度知識(shí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總體協(xié)調(diào)。分析結(jié)果表明,開展大型流域水電群優(yōu)化調(diào)度工作,不僅可以增加水電發(fā)電量,而且可以提高整個(gè)水電站群的保證出力。
　　 (5)大型流域控制型水庫(kù)蓄放水風(fēng)險(xiǎn)分析。以三峽水庫(kù)2008年實(shí)驗(yàn)性蓄水為例,對(duì)2008年度試驗(yàn)性蓄放水過程進(jìn)行了細(xì)致分析,并從蓄水時(shí)間、蓄水目標(biāo)、蓄水過程和消落過程等方面研究了整個(gè)蓄放水過程對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。提出了三峽水庫(kù)蓄放水時(shí)間和應(yīng)遵循的原則,將

7、對(duì)今后三峽梯級(jí)電站運(yùn)行以及流域水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度有一定的指導(dǎo)作用。
　　 (6)大型流域水電站水庫(kù)群調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)。根據(jù)大型流域水庫(kù)群調(diào)度的需要,提出了大規(guī)模水電站水庫(kù)群調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及軟件結(jié)構(gòu);在基礎(chǔ)應(yīng)用平臺(tái)及三維視景仿真建設(shè)方面,對(duì)數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)界面等進(jìn)行全面分析研究,特別是針對(duì)流域仿真、樞紐工況仿真等需求,研究提出了結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和地理信息系統(tǒng)(VR&GIS)的解決方案,提供了直觀、互操作性良好的