基于逐级优化方法的水库群发电调度研究

摘要

水电是一种廉价、可再生的清洁能源，在我国能源结构中占有相当的比重，在电力系统中发挥着重大的作用。伴随着我国经济、社会的迅猛发展，能源短缺与环境污染日渐加剧，合理地利用水电资源，对其进行优化调度，对提高经济效益、缓解能源危机、节约自然资源和减小废弃物排放等具有重大的意义。
　　一般认为，水电调度经历了两个阶段，即以调度图以及专家经验为基础的常规调度阶段和以优化理论与方法为基础的优化调度阶段。常规调度具有操作简单，决策直观、可靠等优点，但决策过程偏向于保守，优化程度不高；与常规调度相比，优化调度更能发挥水电系统的整体潜力，是一个具有重大经济效益的课题。
　　本文在现有的水库优化调度理论与方法的基础上，对当前水库发电调度和水库群发电调度中存在的一些重要问题进行了研究，主要内容和成果归纳如下：
　　（1）针对 DP（动态规划）推广至水库群调度时存在“维数障碍”问题和采用 POA（逐步优化方法）、DPSA（逐次渐近动态规划法）等改进型 DP算法求解水库群调度问题时易陷入伪最优解的问题，提出了一种适用于求解水库群调度问题的逐级优化方法。将POA、DPSA、DDDP（离散微分动态规划）的优势相结合进行状态空间降维；与此同时，提出了3个逐级优化策略，引导算法在搜索到可行域边界上时跳出停滞状态，以达到避免陷入伪最优解和改善解的质量的目的。采用经典四水库问题和十水库问题进行测试，仿真结果表明算法是可行且有效的。
　　（2）对梯级负荷分配耗能最小模型在实际应用中所遇到的困难和所出现的不合常理现象进行了分析，对梯级水库的能量变化关系进行了研究，找出了按模型的目标函数式计算所得梯级耗能与梯级水库的状态转移路径有关以及以此模型为标准评判梯级负荷分配方案优劣所得结果与实际情况不相符的原因，在此基础上，考虑不蓄电能损失和尾水水头损失对水库能耗的影响，对耗能最小模型进行了改进和完善。仿真结果表明，改进的模型对梯级水库耗能的表示更为准确合理，对解决梯级水电站负荷分配问题具有实际应用价值。
　　(3)将逐级优化方法应用于湖南电网湘资沅澧四大流域水库群联合调度，建立了水库调度函数模型，运用线性回归法求解得到了四大流域骨干水库的优化调度函数，模拟运行表明了本文所得调度函数是合理且有效的。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 水库优化调度研究现状

1.3 本文研究内容和框架

2 水库群长期发电调度逐级优化方法研究

2.1 引言

2.2 水库群发电调度模型

2.3 逐级优化方法

2.4 实例应用

2.5 小结

3 水库群短期发电调度改进的耗能最小模型研究

3.1 引言

3.2 模型实证分析

3.3 模型的改进

3.4 模型验证

3.5 实例应用

3.6 小结

4 湖南电网跨流域水库群优化调度规则研究

4.1 概述

4.2 湖南湘资沅澧四大流域简介

4.3 水库群优化调度函数

4.4 实例应用

4.5 小结

5 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间取得的科研成果