面向省級電網(wǎng)的跨流域水電群優(yōu)化建模與應用研究.pdf

1、水電群規(guī)模不斷擴大為復雜的梯級聯(lián)合調(diào)度帶來了嚴峻的挑戰(zhàn)，優(yōu)化計算過程呈現(xiàn)出高維數(shù)、強約束、非線性、多階段等特征給可靠實用的庫群優(yōu)化調(diào)度模型建立提出了越來越高的要求。智能算法由于模型結(jié)構(gòu)復雜、參數(shù)選擇困難、計算結(jié)果具有隨機性等固有缺點使其實際應用受限，而理論成熟、原理清晰、實現(xiàn)容易且廣泛應用的傳統(tǒng)優(yōu)化算法由于計算變量的增加存在維數(shù)災問題，因此在分析傳統(tǒng)方法特點的基礎(chǔ)上，構(gòu)建整合多種傳統(tǒng)算法的實用最優(yōu)化模型，用于求解大規(guī)模庫群優(yōu)化問題是亟待

2、解決的問題。分別作為庫群優(yōu)化調(diào)度的前提條件及優(yōu)化結(jié)果的合理檢驗方式，電網(wǎng)機組檢修優(yōu)化與電力電量平衡計算同樣面臨高維次、非凸性、離散性等特點，依靠傳統(tǒng)的計算模式與經(jīng)驗已經(jīng)無法滿足實際計算需求。本文以云南電網(wǎng)、福建電網(wǎng)及貴州電網(wǎng)優(yōu)化運行為背景，主要從跨流域庫群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度建模、應用及其緊密相關(guān)問題進行深入研究，旨在結(jié)合計算機技術(shù)和優(yōu)化理論為省級電網(wǎng)的庫群優(yōu)化調(diào)度及實際運行優(yōu)化提供可靠實用的技術(shù)支持。主要內(nèi)容概括如下： (1)針對電網(wǎng)

3、備用不足時機組檢修安排不合理可能產(chǎn)生大量缺電的情況，提出了基于啟發(fā)式搜索和逐次逼近優(yōu)化的機組檢修缺電量最小模型，以等備用原則為基礎(chǔ)，在系統(tǒng)存在缺電時以缺電量最小為目標，盡量使檢修安排后的等效負荷曲線在系統(tǒng)裝機容量以下，保證系統(tǒng)安全運行。模型求解過程中，充分結(jié)合啟發(fā)式搜索與逐次逼近算法的優(yōu)點，以啟發(fā)式搜索獲得的結(jié)果作為逐次逼近算法的初始可行解，通過不斷迭代逐次尋優(yōu)，獲得滿足各類約束的最優(yōu)解。通過云南電網(wǎng)175臺次機組檢修優(yōu)化安排結(jié)果表明，

4、模型具有更好的實際應用效果。 (2)針對規(guī)模庫群的復雜調(diào)度要求，結(jié)合逐次逼近動態(tài)規(guī)劃(DPSA)可以減少每次參與計算的電站數(shù)目，增量動態(tài)規(guī)劃(DDDP)減少離散狀態(tài)數(shù)目，而逐步優(yōu)化算法(POA)減少計算時段數(shù)目等特點，以滿足系統(tǒng)上下限帶寬的發(fā)電量最大為目標，提出耦合DPSA，DDDP及POA的混合求解算法來建立梯級長期優(yōu)化調(diào)度模型。模型以有向圖技術(shù)描述復雜的梯級結(jié)構(gòu)，并通過深度優(yōu)先搜索技術(shù)從圖中自動獲得上下游的電站計算順序，提高

5、優(yōu)化計算效率。以福建電網(wǎng)44座大型水電站為應用實例的計算結(jié)果表明，有向圖描述的混合求解算法可以有效地克服維數(shù)災問題和復雜約束條件問題，得到高性能的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果。 (3)隨著我國用電負荷的不斷增加，相鄰日之間平均負荷差不斷擴大，導致兩天之內(nèi)火電開機方式的差異越來越大，給電網(wǎng)計劃制作與實際調(diào)度帶來一定的困難及不必要的經(jīng)濟損耗，針對這種情況提出了基于切負荷方式的庫群中期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰出力最大模型：在給定時間段內(nèi)，為了讓遺留給火電站的

6、日電量盡量均勻，保證火電機組相鄰日內(nèi)的開機方式不變或者變化最少，以此減少火電機組啟停期間的額外燃料消耗及磨損，節(jié)約發(fā)電成本，而使水電機組適應各日間的電量變化，達到中期負荷調(diào)峰的目的。模型求解過程中先根據(jù)電站調(diào)節(jié)性能及其在梯級中的位置進行分類，采用逐次切負荷方式確定電站的最優(yōu)調(diào)峰位置，并通過以電定水對梯級水量進行平衡計算，對存在棄水的情況根據(jù)系統(tǒng)負荷特性進行修正，以獲得接近最優(yōu)結(jié)果的庫群初始調(diào)度過程。最后以這一過程為基礎(chǔ)，通過混合求解算法

7、進行尋優(yōu)求解。通過福建電網(wǎng)19座具有中期調(diào)節(jié)性能電站豐枯水期的計算結(jié)果顯示調(diào)峰效果明顯。 (4)針對汛期電力系統(tǒng)中，水電在盡量減少或避免棄水的情況下調(diào)峰能力不夠時，火電參與調(diào)峰，但各個時段出力不均勻，提出了基于負荷控制的三段調(diào)峰及遞級調(diào)峰算法，以逐次切負荷法為基礎(chǔ)，采用負荷控制的辦法，避免了常規(guī)算法中對火電站計算結(jié)果進行逐個限制的復雜過程。該算法在盡可能減少火電站出力過程中連續(xù)開停機及連續(xù)升降的情況下，既能保證火電站相鄰時段出力

8、差滿足爬坡速度要求，又保證了火電站全天各個時段出力盡量均勻，減少火電機組頻繁啟?；蚺榔聨淼念~外燃料消耗及磨損，節(jié)約發(fā)電成本。通過云南電網(wǎng)實際運行檢驗，改進的調(diào)峰方式計算結(jié)果更為合理，更能滿足實際電網(wǎng)的調(diào)峰要求。 (5)以多個省級電網(wǎng)跨流域水電群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)為背景，從工程實用性出發(fā)，在分析國內(nèi)外現(xiàn)有庫群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度技術(shù)基礎(chǔ)之上，運用計算機科學、人工智能技術(shù)，提出了能夠求解復雜跨流域梯級水電站群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)的時空解析技術(shù)，