锦官电源组库群优化调度风险分析与多目标决策方法研究

摘要

水电是清洁能源与可再生能源。在全球积极倡导以清洁、绿色的方式满足电力需求的背景下，水电迎来了新的发展机遇与挑战。《水电发展“十三五”规划》指出，2020年我国水电装机将达到3.8亿kW。处于社会经济、生态环境复合系统中的水库群系统，在获取巨大效益的同时又隐藏着更大的风险。水库群优化调度是一个涉及多目标、多维数、多约束、多功能、多风险等的复杂系统工程问题，一直受到科学工作者的普遍关注。本论文重点围绕水库群优化调度风险分析与多目标决策问题，分别从短期优化调度水流滞时处理方法、考虑多风险因子的优化调度风险分析模型、多目标决策方法等关键技术进行研究并提出新方法。主要研究工作包括:
　　(1)建立基于空间映射原理的水流滞时处理模型。针对水库群短期优化调度中的流量传播问题，借助泛函分析的思想和大数据分析的新思路，将水流滞时问题设想为黑箱子模型，基于实测的上下游水库的出入库流量资料，利用空间映射原理推求出上下游水库的出入库流量间的相关线性映射关系。并以此为基础，构建基于空间映射原理处理水流滞时的水库群短期优化调度模型。以雅砻江流域锦官电源组的日优化调度为例，将映射滞时模型与固定滞时模型及实际运行情况进行对比，论证映射滞时模型及计算方法的可行性与有效性。
　　(2)建立考虑多风险因子的水库群短期优化调度风险分析模型并给出其并行计算方法。按照风险识别—风险估计—风险评价与决策的思路构建考虑径流预报误差、滞时的不确定性两类风险因子耦合作用的水库群短期优化调度风险分析模型，并引入并行求解技术，提高了模型的求解效率。以锦官电源组锦东—官地两水电站的短期优化调度风险分析为例，对模型的有效性及并行求解的高效性进行了验证。
　　(3)提出多维向量空间决策方法(WVSM)。对于水库群的优化调度多目标风险决策问题，为提高决策结果的显著性，提出映射距离的概念对向量空间法(VSM)进行了改进，构建新的决策方法—WVSM，并将其应用到水库群多目标调度风险分析与决策问题中。同时分别对VSM、逼近理想点法(TOPSIS)和WVSM进行深入探讨和对比分析。
　　(4)提出基于分歧理论的多目标理想均变率法(IMRM)。针对多目标非劣解集非凸时均衡解不唯一的问题，将均变率法(MRM)和TOPSIS耦合，引入分歧理论形成了一种新的多目标决策方法—IMRM。为深入分析多目标间的相互转换关系，根据分歧理论给出多目标间相互转换关系的阈值定理，同时对IMRM最佳均衡解的存在性及唯一性进行了严格的理论证明。
　　(5)以锦官电源组多目标调度风险分析与决策问题为例，分别对MRM、TOPSIS、WVSM和IMRM进行分析比较。从满足多目标调度需求、结果显著性、多目标间的相互转换关系、非劣解的优劣排序等方面进一步论证了各种方法在水库群多目标调度风险分析与决策问题应用中的适用性和有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外的研究现状

1．2．1 水库群优化调度

1．2．2 优化调度风险分析

1．2．3 多目标决策方法

1．3 存在的不足及发展趋势

1．4 主要研究内容及创新点

1．4．1 主要研究内容

1．4．2 创新点

第2章 基于空间映射原理的水库群短期优化调度模型

2．1 引言

2．2 基于空间映射的滞时分析模型

2．2．2 滞时分析中的泛函分析思想

2．2．3 空间映射泛函算子f的推求

2．3 考虑滞时的短期优化调度模型

2．3．1 目标函数

2．3．2 约束条件

2．3．3 模型求解

2．4 实例应用

2．5 结论

第3章 考虑多风险因子的短期优化调度风险分析模型及其并行计算

3．1 引言

3．2 短期优化调度风险分析

3．2．1 风险因子的识别

3．2．2 风险因子的估计

3．2．3 风险评价与决策

3．3 模型建立与并行计算

3．3．1 模型的建立

3．3．2 并行性分析

3．3．3 并行计算方法

3．3．4 并行评价指标

3．4 实例分析

3．4．1 研究背景

3．4．2 风险分析

3．4．3 并行结果

3．5 结论

第4章 多维向量空间决策法及其在多目标调度风险分析与决策中的应用

4．1 引言

4．2 向量空间决策法(VSM)

4．3 多维向量空间决策法(WVSM)

4．3．1 向量空间的构造方法

4．3．2 映射距离的求解方法

4．3．3 WVSM的求解方法

4．4 实例应用

4．5 本章小结

第5章 基于分歧理论的理想均变率法及其在多目标调度风险分析中的应用

5．1 引言

5．2 均变率法(MRM)和逼近理想点法(TOPSIS)

5．2．1 MRM与均衡解

5．2．2 TOPSIS与均衡解

5．2．3 MRM与TOPSIS的互补关系

5．3 理想均变率法(IMRM)及阈值定理

5．3．1 阈值定理

5．3．2 IMRM最佳均衡解的定义

5．3．3 IMRM最佳均衡解的存在性与唯一性

5．3．4 IMRM求解方法

5．4 实例应用

5．4．1 多目标调度递阶结构模型

5．4．2 结果及分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介