基于节能减排的发电权交易模型研究

通过研究发电权交易来促进电力行业节能减排,响应以清洁和绿色的方式来满足电力需求的号召。从发电权交易中心的角度提出了以综合考虑节能、降耗和碳减排为目标的发电权交易模型。以电力市场发电权交易中的撮合交易方式为基础,形成综合总效益、节能量与碳减排量三者最大化的多目标发电权交易模型。运用蚁群优化算法来求解此发电权交易的模型,并通过算例分析验证了该方法能够良好的达到发电权交易中节能减排的要求,同时又能够保证交易后综合经济效益的良性发展。     

基于模糊数学的发电权交易多目标函数优化算法

为了达到发电调度节能减排要求,并综合考虑电网安全,在分析传统发电权交易模式的基础上,将发电权交易的效益、煤耗及网损3个参数结合起来,提出了在役机组发电权交易的多目标函数模型.采用模糊数学方法对多目标函数进行了求解.并通过实例分析检验了该求解方法的有效性.     

基于嵌套优化的梯级水电站日总负荷分配研究

电力电量平衡是电力调度部门进行效益均衡,合理安排电站运行的重要手段。梯级水电站水力联系紧密,经常作为一个整体参与全网电力电量平衡。针对梯级水电站整体参与电力电量平衡后,总负荷在梯级水电站间的协调分配问题,本文建立了梯级水电站短期日总负荷分配模型,为了在负荷分配的过程中同步得到梯级各电站的优化运行方案,提出了模型求解的嵌套优化算法,算法以梯级总蓄能最大为外层优化,寻优计算过程中嵌套以发电量最大化为目标的短期优化计算单元为内层优化,外层优化实现了日总负荷在梯级各电站间的合理分配,同时内层优化计算单元实现了各电站优化运行方式的生成。以大渡河大岗山及以下梯级水电站为例选取了典型日进行实例计算,计算结果表明：优化分配方案通过控制性水库的水量调节作用满足日总负荷目标要求,同时其余调节能力较弱的水库日初末水位保持一致,且日内水位变化过程较为合理,有效利用了水库的调节能力;另外梯级各站均无不合理弃水,负荷过程在同一峰平谷时段内平稳,并且满足一定的峰谷比的要求,能为电网制定并下达梯级发电计划提供实用参考。总体来看,本文提出的日总负荷分配模型与嵌套优化计算方法原理简单、易于操作,能够实现梯级电站间的水量电量的合理匹配,达到高效利用水能资源的目的。     

黄河小浪底水库水–沙–电耦合过程计算

小浪底水库是保障黄河下游防洪、供水等目标的关键性骨干工程,故研究小浪底水库优化调度方式对于水库塑造下游河道形态及排沙减淤等方面具有重要意义。本研究建立了小浪底水库水-沙-电耦合的优化调度模型,通过经济价值量化发电效益与水库排沙减淤效益,形成发电效益最大和综合效益最大两类优化目标;根据小浪底水库拦沙后期调度规程,对坝前水位、下泄流量、水轮机出力进行约束,并且采用动态规划逐日求解,分析了在不同优化目标下典型枯水年(2015年)与丰水年(2012年)的调度方案及其结果。结果表明：1) 当优化目标为发电效益最大时,2015年和2012年的优化方案分别实现了71.30亿kW·h和102.15亿kW·h的发电量;2) 当综合效益最大为优化目标时,2015年的优化方案可实现排沙量0.31亿t与发电量70.17亿kW·h,而2012年的优化方案可实现排沙量1.66亿t与发电量95.24亿kW·h;3) 两种优化目标都实现了综合效益的提升,而以综合效益最大为优化目标时,牺牲部分发电效益来换取汛期库区冲刷,增加了水库使用寿命与水库排沙减淤效益,相较实际方案进一步提升了综合效益;4) 两个典型年份的优化方案均较实际调度结果实现了发电效益与综合效益的提升,且丰水年的提升更为明显。此外还针对典型年份现有调度方式,提出了相应的优化建议。     

基于两部制电价的发电权交易模式

发电权交易是通过市场机制实现节能减排的一种有效手段。与双边协商的发电权交易模式相比,集中撮合交易方式可以更充分发挥市场机制在优化配置电力资源方面的基础作用,但同时也可能会导致与节能发电调度要求相异的结果。在此背景下,提出了一种基于两部制电价的发电权集中撮合交易模式,其核心思想是按照可以体现煤耗成本的电量电价的"高低匹配"原则进行撮合交易,在结算时考虑容量电价,这样的交易结果在相当程度上就符合节能调度要求。之后,分析了发电权交易中采用两部制电价与现行单一制上网电价机制之间的衔接条件,说明了二者之间具有较好的兼容性。最后,通过算例模拟说明了所提出的交易模式的基本特征。     

不同调峰方式下三峡-葛洲坝梯级电站期望效益模型及应用

考虑水电站参与调峰对时段平均出力的限制要求,结合实际电站的典型日出力过程与峰荷分布规律,以水电站的最大出力为随机变量,基于该随机变量服从指数分布的假设,以总调峰效益期望最大为目标,建立了长江三峡-葛洲坝梯级水电站长期优化调度模型,详细分析了三峡-葛洲坝电站单峰调峰、双峰调峰和逐月调峰3种调峰运行方式,计算了相应的分布参数和发电量.计算结果表明:该模型能在长期优化调度中更好地体现电力系统对水电的调峰需求,3种调峰方式运行下三峡-葛洲坝梯级多年平均电量分别是1 080、1 055、1 079亿kW·h,梯级调峰损失电量分别为9.9、34.6、9.5亿kW·h.     

区域发电权交易模式研究

随着节能减排工作的深入开展,使得在区域范围内开展节能发电调度与发电权交易,深入挖掘节能减排潜力、促进区域内资源优化配置成为可能。为优选区域发电权交易模式,结合市场交易理论以及部分省份及区域发电权交易实践,建立了发电权交易模式评价关键指标,并在此基础上针对交易准入限制、交易方式、价格形成机制以及区域、省级交易平台的协调等四方面关键问题对区域发电权交易展开深入研究,提出建立区域统一发电权交易平台,并采用集中交易方式,辅以高低匹配的价格形成机制方式的模式可兼顾市场效率与节能减排,有利于区域发电权交易的推广。     

金沙江梯级水库群供水发电联合调度研究

为使金沙江下游梯级水库群在不同典型年、不同调度期下的实际调度中发挥最大效益,以梯级总发电量最大和缺水量平方和最小为目标,建立金沙江下游水库群优化调度模型,采用NSGA-II算法对其进行求解,得到不同典型年和分周期下的非劣解集,并引入置换率的概念分析两目标间的竞争关系,最后分析了枯水年不同偏好下的水位过程。结果表明：发电与供水目标间的竞争关系主要体现在水库蓄水期与供水期,在汛期与汛前消落期为协同关系;供水-发电目标置换率随梯级发电量呈递增趋势,依据置换率曲线得到不同梯级发电量情况下提高单位发电量对供水造成的影响,在实际调度中设置合理发电量可以使得发电、供水目标效益最大化。     

黄柏河流域水库水电站群多目标短期优化调度

根据黄柏河流域水库群供水、灌溉、发电综合利用3个目标的用水优先权,在满足供水和灌溉的总用水量要求的前提下,采用约束法将多目标转化为系统发电效益最大的单目标,建立了优化调度模型.在分析了3个目标用水特征的基础上,采用聚合分解的思想,以共同的平均发电耗水率指标将多决策问题聚合为单决策问题,对总用水量在时间上进行了优化分配.随后,结合电力系统日负荷特征,对总用水量在空间上进行了分解.计算结果表明,在协调好矛盾的同时,较大程度上提高了系统的经济效益,可为相似流域提供参考.     

节能降耗目标下的发电权交易研究

结合国家实施的电力节能减排政策,提出节能降耗目标下的发电权交易模型,以节煤量最优的发电权交易模型为基础,将发电权交易引起的增量网损分摊到发电权购买方并折算为煤耗量;运用粒子群求得节能量最优解,兼顾发电权交易双方的社会效益进行交易.以IEEE14节点网络系统为例进行分析,结果表明该模型在实现节能量最优的基础上,实现交易双方利益的最优,对指导我国中长期节能降耗目标下的发电权交易实施具有重要意义.     

时间尺度对梯级水电站发电调度建模准确度影响分析

随着梯级水电站的陆续建成投运,梯级水电站开展联合精细化调度的相关研究,如：模拟长系列径流资料提取调度规则、历史运行过程的优化调度水平精确评价等,对确定性径流情景下梯级水电站联合调度精细化模拟提出了新需求。然而,传统的梯级水电站精细化调度建模研究多集中在水电站水电能转换关系、梯级水电站间水力联系的精细化模拟等方面,关于模型时间尺度对模型准确度影响的研究较少。在确定性径流情景下,模型时间尺度也是影响调度模型准确度的关键因子之一,且其对模型准确度的影响受其他诸多因子的扰动,呈现复杂的关联关系。因此,从理论分析和实例分析2个方面,研究了确定性径流情景下时间尺度对梯级水电站发电调度建模准确度的影响。本文运用控制变量法及逐步逼近的思想分析并推导了影响不同时间尺度调度模型准确度的关键因子,确定了弃水量计算偏差、径流量大小、径流期内变化及初末水位差等关键因子,并定性分析了上述关键因子扰动下模型时间尺度对调度模型准确度的影响。在此基础上,针对金沙江下游梯级水电站实例,以理论分析成果为基础,运用工况设定-模拟计算-结果统计分析的方法,对金沙江下游梯级水电站不同调度期下不同时间尺度模型准确度进行了定性、定量分析,进而依据上述分析结果建立了金沙江下游梯级水电站多尺度发电调度模型。模拟结果一方面证明了理论分析结果的正确性;另一方面表明所构建的多尺度发电调度模型能够较为准确地反映水电站实际工况,且同时能有效减小调度问题的规模,为梯级水电站的调度规则提取、历史调度评价等提供切实可用的发电调度模型,同时,可为大规模梯级水电站群联合调度问题的降维求解提供新思路。     

基于优化组合方案的梯级水库泄洪闸门数字化及其应用

水库防洪优化调度不仅能减少洪水灾害,而且还能实现洪水资源化,提高水库的运行效率。但是以往的流域梯级水库的联合防洪调度研究往往只计算水库泄洪流量过程,没有考虑泄洪闸门的具体操作情况。根据闸门运行要求,总结水电站的闸门启闭条件,并制定泄洪闸门数字化表格。闸门数字化表格用来解决闸门泄流的约束问题,数字化表格过程需要计算若干个子单元,每个单元为计算在给定的水位下,由特定的流量范围内的闸门组合组成,每个单元里面有多种不同类型的组合方式,每种组合方式下有多个代表性闸门组合。应用数字化表格可依据水电站的期望下泄流量,采用二分法搜寻闸门组合方案,选取闸门开度离差平方和最小和闸门开度变化个数最少作为目标函数,并对闸门下泄流量与多步骤逐步优化算法计算的流量间的误差进行修正,进行水电站泄流量实时分配,更快速准确地对闸门开度进行调整。结合某流域下游梯级水库洪水优化调度进行了实例计算,考虑闸门运行的防洪优化调度的下泄流量较原电站实际运行的下泄流量均匀,并且通过对相邻两时段闸门开度的比较和优化,减少了电站闸门开启次数,获得的优化调度闸门运行优于实际调度情况,结果表明泄洪闸门数字化表格方法正确。     

龙头水库梯级电站群的经济运行

针对农村中龙头水库梯级电站群的特点，建立了这类梯级电站群长期经济运行、短期经济运行的动态规划数学模型，提出了模型求解、补偿调节和时滞计算的方法。     

求解水库优化调度问题的动态规划-遗传算法

综合动态规划和遗传算法的优点,基于贝尔曼最优化原理将水库优化调度按阶段划分为若干多目标决策子问题,各子问题采用混合编码的多目标遗传算法求解,从而提出了一种求解水库优化调度问题的动态规划-遗传算法.该算法不仅在时间上通过划分阶段降维,而且采用遗传算法克服离散状态空间组合所产生的维数灾问题.从理论上论证了动态规划-遗传算法的全局收敛性,分析得出该算法的效率一般高于遗传算法;并经数值试验表明:在计算时段数较多时,动态规划-遗传算法显著优于遗传算法.因此,提出的动态规划-遗传算法为求解水库优化调度问题提供了新的思路与途径.     

水库群长期优化调度模型与水力关联矩阵

首先介绍了水库群长期优化调度模型,分析了该模型编制的程序在单库、梯级以及混联水库群中通用的制约因素.在水库群长期优化调度模型通用性设计方面,提出用水力关联矩阵来描述水库之间的空间位置关系和水力联系,并重点说明了水力关联矩阵的作用.然后,以DP算法与水力关联矩阵相融合为例,解决了将其设计为一般性算法过程中所遇到的问题,进而开发出具有一定通用性的水库群长期优化调度的算法代码.最后,将DP、DSPA和POA算法应用于雅砻江以及混联梯级长期优化调度中.     

节能减排环境下水火电站群多目标优化调度模型研究

摘要：在落实国家节能减排政策过程中,积极研究节能发电调度优化模式一直受到电力部门的广泛关注。含有梯级水电厂的水火电力系统优化调度必须考虑各水电厂之间的水力耦合、上下游水电厂之间水流到达时间的延迟和可能弃水等因素。在考虑环境保护和节约能源以及水电厂运行特点的基础上,提出了一种以火电厂总运行费用、污染气体排放量、水电厂弃水量为优化目标的水火电站群多目标优化调度模型。应用基于Agent的启发式计算方法求解。计算表明,该模型有利于节能减排和环境保护,提高了水力资源的利用程度,提升了电力系统的综合运行效益,为水火电力系统短期优化调度提供了新的研究思路。     

基于改进蝙蝠算法的梯级水电站经济调度

梯级水电站中长期经济调度问题是一个典型非线性优化问题,通常要求在满足复杂的水力、电力约束条件下,使得整个梯级调度周期内发电量最大。为了有效解决这一问题,本文改进了蝙蝠算法更新策略,并引入差分变异操作,提出了一种改进的蝙蝠算法。在改进蝙蝠算法中,每只蝙蝠个体的脉冲频率不随种群迭代而更新,而蝙蝠个体脉冲发射率和脉冲音量随种群迭代而更新;无条件接受全局搜索产生的新解,有条件接受局部搜索产生的新解;同时,改进了速度更新公式,引入DE算法中的变异、选择操作。在差分变异过程中,变异个体继承当前种群最优个体特征的同时吸收种群其他个体信息,增加种群多样性,并且,动态控制变异概率,算法后期个体间差异减小,加强了局部搜索能力。最后为了验证改进蝙蝠算法可行性及有效性,将其运用于求解大渡河流域瀑布沟、深溪沟、枕头坝一级梯级水电站经济调度问题。将模拟结果与另两种算法进行比较,结果表明对于复杂的梯级水电站经济调度问题,改进蝙蝠算法能够在枯水期给电网提供尽可能大而稳定的出力的同时,缩短计算时间,获得精度更高的解。     

金沙江下游梯级水库群多目标兴利调度模型及应用

多目标兴利调度是充分发挥金沙江梯级水库群综合效益的重要课题,如何科学控制上下游梯级水库蓄泄方式、协调不同兴利调度目标间的竞争关系,是金沙江梯级水库群水资源高效利用的关键科学问题。本文在分析发电效益、航运效益和容量效益间竞争与冲突关系的基础上,建立了以总发电量最大、通航流量最大、时段保证出力最大为目标的梯级水库群多目标兴利调度模型,并采用多目标进化算法对其进行求解,得到了不同频率来水情况下多目标兴利调度方案集,可为金沙江梯级水库群联合调度提供科学的决策依据。     

水电厂梯级日优化运行

本文提出了水电厂梯级日优化运行的解算方法。叙述分梯级水力计算和各水电厂负荷优化分配两个部分。水电厂梯级日优化运行方式的计算是这两者的有机结合。建议的计算方法将各水电厂之间的负荷优化分配的计算和各个水电厂自身优化运行方式的计算统一在一个计算过程中,两者的计算结果同时得出。