大规模水电系统优化调度降维方法研究I:理论分析

中国水电系统规模持续扩张,使得已有方法在求解大规模水电调度问题时,存在严重维数灾及早熟收敛等不同程度局限,亟需分析已有方法以便发现其瓶颈所在,为探寻能均衡求解效率与计算精度的实用化方法提供有益参考。为此,首先深入研究了线性规划、二次规划和动态规划等多种方法的计算复杂度,然后定量对比分析了各方法在不同情景下的适用性,最后提出“四维一体可拓降维”总体思想,并给出具体的降维方法与策略,建议从空间维、时间维、状态维和组合维等4个方面开展综合研究,以切实服务于大规模水电系统优化调度的高效优质求解。     

耦合水电弃能消纳的日前现货市场多阶段出清方法EI北大核心CSCD

如何破解梯级上下游电站报价不匹配导致的竞争性弃水,是高比例水电现货市场出清中的基础性理论和实践难题。为此,基于节点电价出清机制,从弃水原因出发,提出一种耦合水电弃能消纳的多阶段日前现货市场出清方法。该方法第一阶段引入弃能电站报价修正策略,通过等比例调减弃能电站报价,实现市场优先出清;第二阶段引入上游电站电量控制策略,利用下游电站弃能反向推算上游电站应削减电量,构建了多时段耦合电量控制约束,通过减少上游放水削减下游弃能;第三阶段引入上游电站出力控制策略,考虑梯级滞时精细化推算上游电站各时段出力上限,构建了出力控制约束,进一步调减弃能;最后基于“谁获利、谁负责”的公平性原则,构建了多阶段结算补偿策略。实例分析表明,提出的方法能够有效协调上下游电站出清电量,避免报价不匹配导致的竞争性弃水,为高比例水电市场现货交易提供了新的思路。     

水电站群长期典型日调峰电量最大模型研究

针对水电站群长期优化调度与典型日负荷分配的结合问题,建立了典型日调峰电量最大模型,采用逐次切负荷算法进行各长期调度时段典型日负荷分配,并将其嵌入长期优化调度模型。以各时段典型日剩余负荷过程最大值最小化作为优化目标,从而将长期优化调度和典型日负荷分配统一于一个模型中。通过凝聚函数法进行目标函数转换,以逐步优化算法求解。实例研究表明,该模型能够体现水电长期调度的电力电量平衡需求,结果比仅考虑平均负荷的模型更合理,并能够同时得到长期调度计划和典型日负荷分配方案,对电网水火电联合调度背景下的水电站群长期优化调度问题具有实际应用价值。     

基于混沌遗传算法的水电站优化调度模型及应用

利用混沌运动的遍历性、随机性和规律性等特点,提出了一种求解水电站水库优化调度问题的基于浮点数编码的混沌遗传(CGA)算法。该算法的思想是采用混沌优化进行改善初始种群质量和利用混沌退化变异算子代替常规算法中的变异算子,避免搜索过程陷入局部极值。与动态规划、常规遗传算法进行比较,文中实例计算结果表明,该算法计算速度快、收敛性好,提高了常规遗传算法的收敛速度和优化效果。     

复杂约束下梯级水电站短期厂网协调多目标MILP模型

随着电力系统负荷的增长及峰谷差的加大,电力消费结构不断优化.电网侧期望水电利用灵活启停特性充分参与电网调峰,以减小系统的峰谷差.电厂侧则在调度过程中追求梯级电量最大,以实现效益最大化.为协调厂网两侧对梯级出力过程的矛盾需求,同时满足厂网两侧复杂的约束条件,以梯级水电站的机组为调度单元,选取梯级发电量最大和电网剩余负荷峰谷差最小为目标函数.充分考虑电网侧联络线约束及电站侧尾水顶托、限制出力曲线、不规则振动区等与水头相关的复杂约束并线性化处理,构建了复杂约束条件下厂网协调多目标短期混合整数线性规划模型,对多目标函数进行归一化处理并采用权重法转化为单目标函数,利用Gurobi商业求解器进行模型求解.中国红水河梯级水电站的实际应用表明所提模型可获得兼顾厂网两侧目标期望的梯级发电计划.     

含混合式抽水蓄能电站的梯级水电站群调度规则建模方法

含混合式抽水蓄能电站的梯级水电站群调度运行复杂,国内外研究较少.以第二松花江白山-丰满混合式抽水蓄能电站梯级水电站群为背景,提出了梯级水电站群长期调度规则建模方法.该方法以典型日负荷为基础推求调峰、填谷电价曲线,以发电效益最大为目标,以保证出力为约束构建了长期调度规则优化模型,并将混合式抽水蓄能电站的抽水与发电水-能转换模型引入随机动态规划算法进行模型求解.实例计算结果表明,所提模型方法能够有效解决混合式抽水蓄能电站长期优化调度问题.     

大小水电可消纳电量期望值最大短期协调优化调度模型

水电富集地区的小水电在电网中所占比例较大,出力波动频繁,汛期与大中型水电挤占输电通道,造成大规模窝电弃水并威胁电网安全,需要构建有效的大小水电协调优化方法。为此,以西南水电富集的某省为背景,提出了大小水电可消纳电量期望值最大短期协调优化调度模型。该模型将分区小水电作为整体,根据小水电计划与实际出力偏差,采用模糊聚类构建小水电出力场景,并应用启发式搜索和关联搜索方法进行求解。实例研究表明,本文提出的模型和方法能够合理利用大中型水电良好的调节能力实现大小水电协调,减少窝电弃水,是一种实用有效的大小水电混合分区协调优化调度方法。     

均匀动态规划方法及其在水电系统优化调度中的应用

动态规划(Dynamic Programming,DP)是求解多维多阶段复杂决策问题的有效方法,然而维数灾问题极大地限制了它的应用。为缓解这一问题,结合均匀试验设计提出均匀动态规划(Uniform Dynamic Programming,UDP)。UDP以DP为基础框架,将各阶段不同维度离散状态的组合视为多因素多水平试验,利用均匀设计表从全部状态变量中优选少数极具代表性、在可行域内均匀散布的状态变量进行计算,大幅降低各阶段状态变量集合基数。分析表明,UDP空间复杂度和时间复杂度由DP指数增长分别降至线性和平方增长,存储量和运算量显著减少,同时澜沧江梯级水电站群仿真测试结果验证了UDP的高效性和实用性。     

基于Web的水库洪水预报调度系统的关键技术

在重大洪水预报、洪水调度决策过程中，如何有效地获取分布的遥远水库、水文站点的动态水雨情信息，让相关利益部门和防洪专家积极主动地参与决策过程中的模型分析计算和重要决策过程讨论，迅速形成正确结论，实现科学、高效的防洪调度决策，是Web环境下水库洪水预报调度系统需要解决的重大关键技术问题。文中简要介绍了Web应用环境下该系统的体系结构，重点阐述了支持多用户多方案的洪水预报模型、洪水调度模型抽象设计技术及数据库表设计方法，给出了多库联调交互方案生成设计的解决方案。上述思想已经体现在所开发的基于Web的洪水预报调度系统中，在实际应用中取得了很好的效果。