跨流域水电站群长期优化调度的可变策略搜索求解算法

中国水电经过20多年发展已经形成规模非常庞大的跨流域水电站群系统,运行管理面临极大挑战。在分析、借鉴经典的逐步优化、离散微分动态规划、逐次逼近方法降维思想的基础上,提出跨流域水电站群长期优化调度可变策略搜索方法。该方法以深度优先和广度优先的计算模式及一维或多维搜索算法为基础,构建不同规模和特点问题的求解策略,从而达到有效降维、提高解的质量和效率的目的。采用提出的模型和算法,对南方电网跨流域水电系统进行应用实例研究,结果表明：提出的方法可以快速求解跨流域系统长期优化调度问题,实现跨流域水电站群补偿调度,利于更好地配置水电系统资源,发挥跨流域水电站群综合效益。     

跨省送电梯级水电站群调峰调度两阶段搜索方法

中国水电大规模跨省跨区输送为调控配置多个电网间优质资源以缓解日益严重的调峰压力提供了重要途径。该文以跨省送电梯级水电站群调峰问题为背景,提出一种两阶段搜索方法。第一阶段采用负荷重构策略将多个省级电网差异极大的负荷曲线重构为一条总负荷,在此基础上采用变尺度优化方法确定水电站出力过程,避免电网间负荷大小和高峰低谷等特性不同导致的出力搜索困难;第二阶段提出外点搜索方法优化电站出力在受端电网间的分配过程,采用逐次切负荷生成初始解,并将负荷高低作为启发信息,迭代修正各受端电网的高峰电力大小,以满足多个电网调峰要求。提出的方法通过华东电网新–富梯级和中国南方电网红水河干流梯级水电站群调度得到验证,2个实例的应用结果都满足多个省级电网调峰需求,较实际调度的调峰效果更为显著。     

考虑机组组合的梯级水电站跨省区多电网调峰优化调度方法EI北大核心CSCD

在电力大规模跨区消纳背景下,一些大型水电站群需要向多个电网送电、响应多个电网调峰需求,甚至存在单站不同机组分别向不同电网送电的情况。考虑水电站运行约束、多电网调峰需求及跨省区输电限制,提出了一种考虑机组组合的梯级水电站多电网调峰优化调度方法。该方法首先构建了水电站短期出力计算及网间电力分配的混合整数二次规划模型,采用迭代寻优方法计算梯级水电站的理想出力过程;之后以实际出力计划与理想过程相差最小为目标,结合约束简化策略构建梯级水电站短期优化调度模型,对各电站实际出力计划进行求解,并以此为基础,计算梯级水电站机组组合结果与各电网受电过程。基于溪洛渡—向家坝梯级水电站多电网调峰的仿真结果表明,所提方法可满足跨省区送电水电站复杂运行约束,有效响应各受端电网的高峰负荷需求,具有显著的调峰效果。     

考虑机组组合的梯级水电站跨省区多电网调峰优化调度方法

在电力大规模跨区消纳背景下,一些大型水电站群需要向多个电网送电、响应多个电网调峰需求,甚至存在单站不同机组分别向不同电网送电的情况。考虑水电站运行约束、多电网调峰需求及跨省区输电限制,提出了一种考虑机组组合的梯级水电站多电网调峰优化调度方法。该方法首先构建了水电站短期出力计算及网间电力分配的混合整数二次规划模型,采用迭代寻优方法计算梯级水电站的理想出力过程;之后以实际出力计划与理想过程相差最小为目标,结合约束简化策略构建梯级水电站短期优化调度模型,对各电站实际出力计划进行求解,并以此为基础,计算梯级水电站机组组合结果与各电网受电过程。基于溪洛渡—向家坝梯级水电站多电网调峰的仿真结果表明,所提方法可满足跨省区送电水电站复杂运行约束,有效响应各受端电网的高峰负荷需求,具有显著的调峰效果。     

跨省互联水电站群长期多目标联合优化调度

西南特高压直流水电与受端电网梯级水电构成了非常复杂的跨省互联水电系统,面临新的复杂协调优化问题。为此,以溪—浙直流水电输送工程为背景,提出一种跨省互联水电站群多目标联合优化调度方法。该方法建立了发电量最大和枯期典型日峰谷差率最小的多目标优化模型,并引入目标转换策略将原问题分解为多个不同峰谷差率约束的子问题;在求解过程中,根据流域间水文特性和调节性能差异实现电站分组和汛枯期分阶段协调优化,提出基于负荷重构的直流约束处理策略,并与逐步优化、动态规划逐次逼近混合搜索算法相结合,实现模型高效求解。仿真调度实例表明,所提方法可充分利用送受两端水文和发电特性差异,有效满足电网长期电量和短期调峰需求。     

风、火、水电短期联合优化调度研究

将风电引入水火调度系统中,针对风力发电的波动性和不稳定性,提出了风、火、水电短期联合优化调度策略.该策略先保证风电出力最大,火电承担基荷、出力平稳,再由水电调节补偿剩余负荷,将风电、火电与水电调度相结合,以补偿风电的不均匀性和随机性.建立了含约束的多目标非线性优化模型,模型求解采用线性加权和法处理多目标函数,外点罚函数法处理约束条件,将含约束多目标问题转化为无约束单目标问题,引入压缩因子的粒子群算法进行单目标优化.实例计算表明,该方法较好的发挥了水电站调度灵活的特点,提高了电网吸纳风电的能力,解决了不同电源的协调问题.     

改进遗传算法在韶关小水电群优化调度的应用

分析韶关地区小水电群联合优化调度的特点,结合当地实际情况,建立了小水电群优化调度的数学模型.通过对传统优化调度方法和遗传算法的基本步骤进行研究和改进,提出了基于改进遗传算法的模型求解方法,并对韶关电网系统中的两个小水电站进行联合模拟求解.实例结果表明,该方法科学可行.对提高电网运行和提高水电能源的利用具有重要意义.所提出的模型和算法已成为"韶关电网水电优化调度决策支持系统"的一部分,并投入试运行.     

水电富集电网大规模水电站群短期实用化调度方法

超大规模水电站群优化调度"维数灾"和结果实用性问题是水电和电网运行面临的重大理论和实践难题。该文以我国西南水电富集电网百座级水电系统为工程背景,提出考虑调度特征降维的水电短期实用化调度方法。结合系统层级、空间属性、任务要求、计划特殊性等调度特征进行水电站分类分组降维求解,提出基于调峰响应的弃水修正策略和低谷时段负荷均衡削减策略,实现固定调度方式电站的校核分析与出力调整;针对中小流域梯级水电站,以总出力过程为控制条件,以总耗水最小为目标,优化梯级电站间负荷分配;针对大型流域梯级和主要水电站,构建调峰调度模型,提出平衡电站等负荷率调度方法,实现系统调峰响应和全时段负荷平衡。通过云南电网162座水电站日前计划编制实例验证,该方法能够快速给出合理的水电调度结果,满足电网实际运行的时效性和实用性要求。     

电网水电站群短期优化调度模型体系及应用分析

立足电网水电站群短期优化调度的业务特点及应用需求,提出电网水电系统短期优化调度的多模型转化机制及其运用准则,为水电站群的日计划方案编制提供决策支撑;以水电能源的高效利用和电力系统的电力电量平衡为基础,建立了相互关联的短期优化模型体系,重点阐述了电网水电站群可用水量与水电负荷需求的协调关系。国网直调水电系统的计算结果表明,多模型转化机制能准确体现电网的不同调度意图,并获得对应的水电站群负荷控制策略。     

电网水电站水库群跨流域补偿调度方法

文中考虑了水能利用最大化、水电站群保证出力以及电网水电负荷空间等应用需求,建立了电网水电站水库群跨流域补偿调度模型,并给出了数学模型求解方法,最后结合广西电网开展模型应用实例分析,表明该模型对于水库群年计划的制定具有一定的指导作用。     

A multi-objective short term hydropower scheduling model for peak shaving

The short-term scheduling problem of a hydropower system in China Southern Power Grid (CSG) is studied. As one of the largest in China, the system consists of 92 hydro plants with total installed capacity of 41GW occupying 14.7% of the national hydropower capacity at the end of 2013. Abundant hydroelectricity of the system is transmitted from the western provinces to the eastern load centers in CSG. Obvious difficulties of the hydropower scheduling of CSG are large-scale system, complex constraints and multiple power receiving grids of single plants and cascaded systems due to huge capacity. A short-term hydropower scheduling model for peak shaving of multiple power grids is developed for the operations of the hydropower system of CSG. The model is composed of multi-objective optimal peak shaving (MOPS) model, inter grid power distribution (IGPD) model and load fluctuation balance (LFB) model. The MOPS model minimizes the maximum residual loads of each power grid in which the IGPD model is embedded to distribute power of a plant among several power grids. To solve the model, an aggregate function and a multi-objective fuzzy optimization model are combined to establish an alternative objective function, and a proposed constraint successively satisfying (CSS) algorithm is used to address the period coupling constraints in local search. A case study shows that the proposed approach is practicable, adaptable and robust to obtain near optimal results efficiently, and is applicable for large-scale hydropower systems with both multiple and single power receiving grids.     

大规模跨区特高压直流水电网省两级协调优化方法

在大电网平台下,如何利用受端电网间负荷差异与多电源发电特性来消纳区外水电及缓解受端电网的调峰压力,是中国大规模跨区直流水电输送的关键问题之一。文中以华东电网为背景,从实际应用需求出发,提出了按需供给、多电源互补的大规模跨区特高压直流水电网省两级协调电力控制和电量控制优化调度模型。华东电网2013年典型日模拟调度结果表明,与目前采用的经验调度方法相比,电力控制与电量控制模型下华东电网各省(市)电网负荷平均调峰率分别提高了21.3%和39.3%,调峰效果非常显著;此外,对华东电网2013年全年采用电力控制模型进行日96点试调度运行,结果表明全年平均调峰率提高了20.5%,充分显示了优化水电输送与分配方式的巨大潜力。     

“十三五”骨干网架发展的探讨

根据国家能源局发布的《电力发展“十三五”规划（2016-2020年）》,在分析电网存在的主要问题、面临的形势和任务的基础上,重点研究未来中国电网发展的主要任务以及“十三五”期间中国骨干网架的发展思路和重点。为适应清洁能源大规模高效发展,适时优化调整同步电网格局;为满足大规模多馈入直流受电安全性需要,加快骨干电网技术升级;进一步优化主网架结构,实现各电压等级电网协调发展。“十三五”期间加快形成坚强骨干网架结构,促进大型水电、可再生能源基地的开发与消纳,实现更大范围的资源优化配置,优化电源结构和网架,保障能源可持续安全供应。     

大规模水电消纳和调峰调度关键问题及研究进展

随着"西电东送"直流水电输送规模的快速扩大,中国受端电网水电消纳压力急剧增加,面临低谷消纳困难、网间高峰负荷博弈、消纳和调峰多目标协调等挑战性问题,严重制约水电大规模输送与优化配置。文中在分析中国水电跨省区输送特点的基础上,以水电消纳和调峰为主线,细述了水电消纳调度的发展过程和不同阶段对水电消纳问题的解决思路与技术途径,提炼总结了四类主要水电调峰方法,综述了水电跨省区消纳阶段多电网调峰问题研究进展,提出了需要致力研究的关键理论与技术问题,并给出了建议的解决途径。     

互联电网的直流最优潮流分解算法研究

研究了大系统互联电网的最优潮流优化策略,基于部分对偶理论分析了电网分区的分解协调模型,提出了一种基于直流最优潮流模型的互联电网多区域分解最优潮流并行求解算法,将一个大的电网互联系统分解成多个区域子问题,每个区域子问题是个典型的二次规划问题,使用直流最优潮流模型来求解互联电网的最优潮流分布,讨论了分区优化收敛条件。通过交换输出电价和边界节点相位角,完成区域间的信息交换。使用上述分解算法对IEEERTS-96算例的多个互联区域进行了分析,结果表明本文算法是一种有效的求解算法,适合大区电网互联后在线分布式动态OPF计算。在电力系统有极大的应用前景。     

基于互补机制的水火电力系统短期节能发电调度

为充分提高水火电力系统联合运行的经济性,将减少非可再生能源的使用量及降低火电成本为主要目标的水火电力系统短期发电调度问题,转化为水力发电量最大、耗水量最小和火力发电燃料总耗量最小且具有时序的3个优化子问题。该优化模型不仅可确定水电的最佳放水策略和火电的最佳出力,还可描述水电和火电的互补作用,充分体现节能和效益的理念。针对水电系统具有强非线性的特点,采用改电磁学算法进行求解,对火电子系统则采用内点法进行求解。算例结果验证了该方法的有效性。     

“十三五”输电网发展重点研究

十三五”是中国全面建成小康社会的关键时期,是实现能源电力发展方式转变的重要战略机遇期。根据中国“西电东送、北电南送”电力流特点,未来国家电网发展将呈现东北、西北、西南为送端,华北、华东、华中为受端的基本格局。在总结分析“十二五”国家电网发展成就的基础上,系统阐述了电网发展面临的形势和任务,提出“十三五”期间国家电网发展重点,要加快建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网,促进大型煤电、水电、核电、可再生能源基地集约开发,实施大规模、远距离输电,实现能源资源在全国范围优化配置,推动能源结构调整和布局优化,促进资源节约和生态环境保护,保障能源可持续安全供应。     

径流式水电站弃能利用的制氢系统优化研究

基于我国水电站"弃水"弃电的严重现状,针对我国建设的无调节能力的径流式水电站,开展弃能利用的制氢系统优化研究.根据水电站的实际流量过程及机组运行特性,提出水电站弃能的计算方法,并构建"产"、"储"、"输"完整的集成运行控制与容量优化配置模型,并对氢气市场价格、年均氢气产量与水电站弃能制氢系统的经济效益关系进行敏感性分析...     

基于微分进化算法的水火电短期优化调度的研究

在电力市场机制不断更迭情况下,针对水电发展趋于完善的过渡时期,充分考虑当前环境下水火电协调的新内涵,以电网经营企业利益为核心,提出了适合当前阶段,含阶梯水电站的水火电混合系统发电侧短期购电费用最低的联合调度模型。初次在国内引入微分进化算法到电力系统短期优化调度,以使水火电的出力分配达到最优。实际算例的计算结果表明,该算法能够较好地实现该模型下的经济调度。     

风水储微电网优化调度策略研究

为了缓解风电因随机波动性对电网造成的冲击,增强风电的可控性,提出一种基于分频段补偿法的风水储微电网优化调度策略。该策略根据水电机组输出带宽,通过小波分解法对风电功率信号进行多尺度分解,得到水电机组和储能系统初级功率指令,再根据水机爬坡能力,对初级功率指令进行修正得到最终功率指令。基于MATLAB/Simulink平台建立了风水储微电网仿真模型,分析了所提调度策略与现有策略的控制效果,结果表明,所提调度策略能减小储能所需容量,降低储能配置成本;改善了微网内水机过渡过程,有利于微网稳定运行;提高了风电的可控性,使微网有功输出更平滑。