梯级水电站群短期发电计划制定的实用化方法研究

摘要

随着我国水电建设发展，解决大规模水电站群优化调度问题迫在眉睫。水电系统面临越来越复杂的调度需求，现有的研究多采用建立复杂数学模型的方式进行求解，耗时过长，无法满足短期调度需求。亟需研究兼顾求解精度和时间的梯级水电站群短期发电计划制定方法。 本文以由12级水库群组成受南方电网公司管辖的红水河梯级水电站群为实例，研究的梯级水电站群短期发电计划的制定方法，主要包括以下几方面： （1）本文介绍了梯级水电站短期发电调度的多变量关联搜索方法，梯级水库群短期调度决策研究制定最困难的问题就是大量时间约束的耦合，包括水电站机组爬坡约束、出力波动限制、最小出力升降时段数约束等约束的耦合限制。利用本方法来构造可行解邻域内的新解，用调度效益更好的新解替代原有解，避免了复杂时空耦合约束的运算，提高了求解效率。 （2）本文提出一种快速生成梯级水电短期发电计划的方法。该方法不采用特定的目标函数，而是根据实际调度中普遍接受的降低耗水率、有利于负荷平衡、上下游水库协调等原则，在约束条件下采用优化模型制定发电计划。该方法由一系列满足单一水库调度期末水位、发电用水量、发电量，以及减少弃水的基本操作构成。根据负荷特性将时段排序，并结合能够满足时段关联约束的负荷分配算法，实现这些调度目标。方法应用实例表明，红水河12级梯级水电系统优化调度方案的求解运算时间仅需要几秒钟，满足制定短期发电计划的需求。 （3）针对梯级水电站群总电量要求，考虑电力系统调峰要求和梯级水电系统蓄能要求，提出了综合时空优先顺序的梯级水电站日电量分配方法。本方法考虑时间排序规则对梯级水电站群进行出力分配，再利用整体协调分配出力模式以梯级水电站群蓄能最大为目标进行求解。应用实例表明，该方法能够将调度人员的意图直接反映在发电计划中，避免了部分数学规划方法中由于目标与约束条件未能全面反映调度需求造成的应用困难。 最后，总结了本文内容的同时对有待进一步研究的问题进行了展望。

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摘 要

Abstract

1 绪论

1.1 研究的背景与意义

1.2 国内外研究进展

1.3 本文研究内容及框架

1.3.1 论文主体框架

1.3.2 论文主要内容

2 梯级水电站短期发电调度的多变量关联搜索方法

2.1 前言

2.2 复杂的水电系统调度约束

2.3 多变量关联搜索算法原理

2.3.1 满足出力波动的搜索模式

2.3.2 满足出力波动和机组爬坡限制的搜索模式

2.4 多变量关联搜索算法步骤

2.4.1 初始搜索

2.4.2 从t时段向前修正发电流量

2.4.3 从时段向后修正发电流量

2.4.4 水量平衡

2.5 小结

3 梯级水电站短期发电调度计划快速生成方法

3.1 前言

3.2 建模及求解方法

3.2.1 控制目标

3.2.2 约束条件

3.3 时段排序规则

3.4 满足单一调度需求的可行性修正方法

3.4.1 需求的影响组合

3.4.2 当前水库调度计划修改方法

3.4.3 相邻水库调度计划修改方法

3.5 梯级水库群调度计划制定

3.6 实例分析

3.6.1 红水河梯级水电系统概况

3.6.2 案例1，给定水库末水位为控制目标

3.6.3 案例2，以单一水库总电量为控制目标

3.6.4 案例3，给定每个水库的期末库容

3.7 小结

4 综合时空优先顺序的梯级水电站日电量分配方法

4.1 前言

4.2 梯级水电站日电量分配模型

4.2.1 控制目标

4.2.2 梯级水库群空间排序原则

4.2.3 梯级水库群时空排序原则

4.3 梯级水库群发电计划制定

4.3.1 需求影响组合

4.3.2 整体协调分配出力模式

4.4 实例分析

4.4.1 梯级水电系统总发电量目标为100GWh

4.4.2 梯级水电系统总发电量目标为200GWh

4.5 小结

结 论

参 考 文 献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢