两库多级梯级水电站群补偿调度研究

摘要

近年来，我国西南地区已形成多个两库多级的梯级水电站群，但控制性水库开发成本高，导致调节性能好的电站不足，汛期弃水严重。亟须开展两库多级梯级水电站群补偿效益量化和分摊研究，以保障投资者获取合理的收益，优化水电电源结构。
　　本文以澜沧江中下游已投产的“两库五级”梯级水电站群为实例，采用确定性优化模型，分别按照多个发电主体下规划期和运行期、单一发电主体下规划期三种情况进行了补偿效益量化，并研究了两库多级梯级水电站群补偿效益分摊方法。具体工作如下:
　　(1)针对规划期多主体下的两库多级梯级水电站群补偿效益量化问题，建立了以单库多年平均发电量最大和最小出力最大为目标的多目标单库优化调度模型，揭示了其电力电量补偿规律。实例分析表明:控制性水库投产后即使单独运行也能提高下游梯级水电站的最小出力和发电量、减少弃水，同时使下游梯级水电站枯水期电力得到补偿，补偿效益显著。
　　(2)针对运行期多主体下的两库多级梯级水电站群联合调度补偿效益量化问题，建立了单库优化调度和联合优化调度两种模型，揭示了其电力电量补偿规律。实例分析表明:在运行期，梯级联合调度时龙头电站对下游电站进行电量补偿，使梯级整体的枯水期电力得到补偿、发电量提高、弃水减少;对于下游水电站，其上游控制性水库建设运行带来的补偿效益比联合调度带来的补偿效益更显著。
　　(3)针对规划期单一主体下的两库多级梯级水电站群补偿效益量化问题，研究了多座控制性水库投产对梯级的影响，以及梯级联合调度对控制性水库的影响，通过采用联合优化调度模型和单库优化调度模型，揭示了其电力电量补偿规律。实例分析表明:控制性水库的投产能显著提高下游梯级的最小出力和发电量、减少弃水，同时使下游梯级水电站枯水期电力得到补偿;但同时，龙头水库的发电效益有所减少。
　　(4)针对两库多级梯级水电站群补偿效益分摊问题，建立了多主体下两库多级补偿效益的联盟博弈分摊方法。采用联合优化调度模型计算所有可能投产组合形式下的发电效益，应用联盟博弈的纳什-海萨尼讨价还价解、Shapley值、核仁和τ值对补偿效益进行分配，最后应用联盟博弈的核心、排序投票和分裂倾向对分摊结果进行稳定性评价。实例分析表明:该方法可以合理分摊两库多级梯级水电站群发电补偿效益，同时能够消除分摊顺序差异对结果的影响。
　　最后，对全文工作进行总结，对有待进一步研究的问题进行了展望。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 补偿调节计算国内外研究进展

1．2．1 水电站群优化调度数学模型

1．2．2 水电站群优化调度算法

1．2．3 梯级水电站群补偿效益量化

1．3 补偿效益分摊国内外研究进展

1．3．1 运行期联合调度补偿效益分摊方法

1．3．2 规划期补偿效益分摊方法

1．4 本文研究内容及框架

2 规划期多主体下的两库多级补偿调度

2．1 前言

2．2 多目标单库优化调度模型

2．2．1 目标函数

2．2．2 约束条件

2．2．3 模型求解方法

2．3 实例分析

2．3．1 研究工程背景

2．3．2 建设运行补偿效益

2．4 小结

3 运行期多主体下的两库多级补偿调度

3．1 前言

3．2 单库优化调度模型

3．2．1 目标函数

3．2．2 约束条件

3．2．3 模型求解方法

3．3 联合优化调度模型

3．3．1 目标函数

3．3．2 约束条件

3．3．3 模型求解方法

3．4 实例分析

3．4．1 联合调度补偿效益

3．4．2 建设运行补偿效益和联合调度补偿效益对比

3．5 小结

4 规划期单一主体下的两库多级补偿调度

4．1 前言

4．2 小湾和糯扎渡投产对澜沧江中下游梯级产生的补偿效益

4．3 澜沧江中下游梯级联合调度对小湾和糯扎渡的影响

4．4 考虑电价的发电效益计算

4．5 多控制性水库投产补偿效益计算

4．6 小结

5 基于联盟博弈的多主体下两库多级补偿效益分摊方法

5．1 前言

5．2 按比例分配法

5．3 联盟博弈理论

5．3．1 联盟博弈理论模型

5．3．2 核心

5．3．3 纳什-海萨尼讨价还价解

5．3．4 Shapley值

5．3．5 核仁

5．3．6 τ值

5．4 多主体下两库多级补偿效益的联盟博弈分摊方法

5．4．1 多主体下两库多级梯级水电站群联合优化调度模型

5．4．2 联盟博弈分摊方法

5．4．3 分摊结果稳定性评价

5．4．4 总体求解流程图

5．5 实例分析

5．5．1 按比例分配法

5．5．2 联盟博弈方法

5．5．3 分摊结果稳定性评价

5．6 小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢