梯级水利枢纽多尺度多目标联合优化调度研究

摘要

本文面向人类社会发展和流域自身发展的需求，进行了梯级水利枢纽多尺度多目标联合优化调度研究，并将研究成果应用于三峡-葛洲坝梯级水利枢纽实例中。主要内容如下： ⑴引入聚类思想，提出聚类遗传算法，改进了选择算子和交叉算子；结合机组运行效率变化梯度改进了变异算子；实例表明：改进方式能降低早熟的概率和提高优化效率，适用于梯级水利枢纽优化调度问题。 ⑵开展梯级水电站短期电力调度优化研究，构建“以水定电”和“以电定水”优化调度模型。提出了二级求解思路和机组组合、启停和运行效率同步实现策略。实例优化表明：模型和优化思路符合梯级水电站短期电力调度的需求。优化方案满足设定的目标和约束条件，可提高梯级的发电效率和效益。 ⑶开展梯级水利枢纽长期优化调度研究。模拟总结了不同典型年下三峡-葛洲坝梯级的非汛期长期优化调度策略。构建了市场条件下以弃水风险和违约风险最小以及发电收益最优为多目标的梯级水电站长期风险调度模型，并采用概率分布和蒙特卡洛方法随机模拟月均入库流量预测误差和电力上报策略。最后，模拟得出了三葛梯级的非汛期风险调度方案。 ⑷开展航运和电力调度耦合及智能快速决策研究。提出了航运条件和电站运行特性的评价方式，评价指标包括航运保证率、库水位符合率和平均库水位。结合典型模拟数据构建了三项指标的快速评估预测模型。最后，提出了耦合航运和电力调度多目标的梯级水利枢纽联合优化调度快速决策的实现策略。 ⑸开展水质智能快速预测及其与电力调度的耦合策略研究。通过一维水流水质模拟评估了三峡枢纽调峰运行对库区水流和水质的影响。构建了以污染物浓度的天平均变化速率为目标的水质智能快速预测BP神经网络模型。模型预测精度较高，满足实际需求。最后，提出了耦合水质改善和电力调度多目标的梯级水利枢纽联合优化调度的实现策略。 ⑹综合前五部分研究内容，开展三峡-葛洲坝梯级水利枢纽多尺度多目标联合优化调度研究。提出并构建了相应的联合优化调度模型及其优化求解策略。最后，通过实例模拟得出了三峡-葛洲坝梯级水利枢纽非汛期的多目标联合优化调度策略。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2国内外研究进展

1.3三峡-葛洲坝梯级枢纽简介

1.4本文研究内容

第二章聚类遗传算法及改进变异算子研究

2.1遗传算法简介

2.2聚类遗传算法

2.3基于机组运行效率变化梯度的改进变异算子

2.4实例对比验证

2.5小结

第三章梯级水电站短期电力调度优化研究

3.1梯级水电站短期电力调度优化模型

3.2机组组合、启停和运行效率的同步实现策略

3.3备用负荷的优化承担策略

3.4实例优化和结果分析

3.5小结

第四章 梯级水利枢纽长期优化调度研究

4.1梯级水利枢纽长期优化调度模型

4.2三峡-葛洲坝梯级非汛期的长期优化调度

4.3市场条件下梯级水电站的长期运行风险分析

4.4市场条件下三峡-葛洲坝梯级水电站长期多目标风险调度

4.5小结

第五章 航运和电力调度耦合及其快速决策研究

5.1三峡-葛洲坝间河道水流模拟及其特性分析

5.2航运条件的评价方式

5.3不同联合运行方式下的航运保证率分析

5.4耦合航运和电力调度多目标的梯级联合优化调度快速决策

5.5小结

第六章 水质智能快速预测及其与电力调度的耦合策略研究

6.1河流一维水流水质模拟

6.2三峡蓄水对库区水质的影响

6.3三峡枢纽运行对库区干支流水流水质的影响

6.4河流水质的智能快速预测

6.5耦合水质和电力调度多目标的梯级联合优化调度的实现策略

6.6小结

第七章 三峡-葛洲坝梯级水利枢纽多尺度多目标联合优化调度研究

7.1梯级水利枢纽多尺度多目标联合优化调度模型

7.2模型求解策略

7.3实例优化和结果分析

7.4小结

第八章结论与展望

8.1结论

8.2展望

参考文献

发表论文及参加科研情况

致谢