水电站群联合调峰调度均匀逐步优化方法

由于受到系统规模逐年扩大、调度要求日趋精细和约束集合日渐庞杂等诸多因素影响,如何快速制定合理的发电调度计划是水电站群联合调度面临的关键科学难题,集中体现在初始解的快速生成机制、决策空间的科学辨识模式以及行之有效的优化调度方法等3个方面。为此,从工程实用化角度出发,提出求解水电站群联合调峰调度问题的均匀逐步优化方法。该方法首先依据水电系统相邻日运行工况估算各水电站可能发电能力,并由上游到下游依次采用切负荷方法来快速生成初始解;然后将多阶段决策问题分解为若干两阶段子问题进行求解,并将均匀试验设计耦入各阶段决策变量集合的构造工作,指导算法优选少数富有代表性的决策变量,大幅减少运算量与存储量,进而降低方法的计算复杂度;同时,在寻优过程中将多重复杂运行约束统一集成至指定约束,以动态辨识可行搜索空间,进而降低算法的计算消耗。工程应用结果表明,所提方法可快速获得满意调度结果,能够切实服务于水电调度运行工作的开展。     

水电站群优化调度分解协调—聚合分解复合模型研究

本文在讨论水电站群优化调度分解协调和聚合分解两个隐随机优化模型的基础上，提出了分解协调一聚合分解的构模思路，并建立了相应的复合模型，实例计算表明，构模思路是正确的，结果令人满意。     

西北地区水电在年度电力期货市场中的运营

针对水电在西北电力市场运营中月发电量的不确定性及月间发电量不均匀性的特征,在电力市场化运营的背景下,提出西北二级电力市场中水电站群期货电量的划分模型。以月发电过程统计特征为依据,进行期货电量的年内分解和调整,并从梯级水电运行特征的角度验证和解释期货电量的合理性,为水电站群在电力市场中的合约签订及电量分解提供了一种可行方法和依据。以西北电网为例,计算得主要水电站期货合约可签电量达多年平均发电量的65%左右,各月分解电量保证率达95%左右,通过对该结果内在机理的进一步阐述,验证了模型的有效性和合理性。     

电力系统电源规划模型的初步探讨

本文针对地区性水火电联合电源系统的长期规划问题,运用分解协调的方法,提出了由电源扩展规划的GEP模型和长期运行模拟的SOC模型组成的GS电源规划数学模型。 GEP扩展模型中提出了电源设备的无限重置,规划期后运行费及已建电站退役等一系列问题的处理方法,从而用理想负荷状态下无限长时期内电源扩展解法来处理规划期内已建、待建水火电系统联合规划问题。 SOC运行模型中,引入了水库调度内容,提出负荷的递增表示法,处理了动态水电结构,反映了无调节电站的工作状态,较全面地反映了水电站运行中其它水利部门的要求。由于上述特点,GS规划模型曾用于待建水电比重较大的华中地区长期电源规划,并得到了较为满意的结果。     

基于数据包络分析的水电企业节能调度效益评价

节能发电调度以节能、环保为目标,优先调度可再生和清洁发电资源,四川作为水电多发省,提高水能利用率也成为四川省节能调度的任务之一.通过选取能反映水电站运行效益的指标,建立基于数据包络分析法(DEA)的评估模型来评估节能调度前后水电站的综合效益,以评价水电企业节能调度的成效.算例对水电企业实例进行分析计算,验证了该评价方法...     

基于大系统分解协调和多核集群并行计算的流域梯级水电中长期调度

为提高流域梯级水电的库容和电力补偿效益,建立了水电精细化调度模型,将各决策变量转换为状态变量的表达式,模型更加直观清晰,并应用水位约束空间收缩方法缩减寻优尺度。以分析各水电站特征及空间分布格局为切入点,基于大系统分解协调思想将流域梯级水电系统分解为多个子系统,并进行逐区调度和协调优化,从寻优空间降维的角度改善"维数灾"问题。分析优化调度动态规划方法的并行特征,搭建Matlab多核集群并行计算平台进行并行计算,提高算法执行效率。最后以乌江干流"4库7梯级"水电系统为例进行仿真,结果表明:应用大系统分解协调方法计算精度较高,降维效果明显,多核集群并行计算显著提高计算效率,具有较高的实用价值。     

跨区域水电站群优化调度初步研究

研究了中国水电站的分布及其水文、水电调节特性,对西南地区的部分大型水电站群和华中地区的部分大型水电站群之间的联合优化调度建立了调度模型,将跨区域的水电站群调度问题分解为小规模的问题求解,然后借助水库调度知识经验,进行总体协调.分析结果表明,开展水电优化调度工作,不仅可以增加水电发电量,而且可以提高整个水电站群的保证出力,对落实国家"西电东送"战略、优化资源配置、实现可持续发展具有重要的意义.     

基于模态级数法的复杂水电系统二阶振荡模式

针对水电站产生机理不明的低频振荡问题,采用模态级数法研究水电站二阶振荡模式。首先,给出考虑复杂水力系统耦合和水力管道弹性的详细水电站模型。然后基于模态记数法给出二阶振荡模式及非线性指标。最后,以两机共压力管道复杂水电系统为例,采用线弹性模型模拟水力系统,计算该水电站二阶振荡模式及非线性指标,仿真计算发现二阶振荡模式并未产生新的主导振荡模式,非线性对一阶振荡模式的幅值和阻尼影响较大。     

风-水电联合系统功率优化输出的研究

为了充分利用风能资源，改善风电场的功率输出特性，在有条件的地区可采取风-水电联合供电的方式来提高风电质量和风电场的运行效益。考虑电力市场下峰谷电价因素，合理运用风电场功率输出波动最小的指标，提出了旨在实现风一水电联合系统优化调度的高斯模型（简称G模型）。采用概率遍历搜索和局部弹性搜索相结合的改进遗传算法，对风电场典型运行工况进行了优化仿真计算，计算结果表明了风一水电联合供电系统的优势。     

投稿须知

一、本学报刊载与水力发电有关的科技学术论文,主要包括水力发电规划及动能经济、水文学及水力学、水工及水电站建筑物、水电站勘测与地质勘探、水电站施工、投资与管理、水轮机及其附属设备、水电站电气及自动化设备的运行及监测控制、水电蚶及水库群优化运行、水电工程与环境、水电工程监测等专业内容。     

基于Matlab模块化模型的水轮发电机组仿真研究

采用Matlab建立水轮发电机系统各子系统的多种精度模块化模型,在此基础上分别构建水电机组非线性模型、线性化模型和经典理想模型。通过与现场运行数据相比较,研究了不同模型的适用范围,验证了仿真模型和算法的正确性,体现了模块化建模在水电站仿真计算中的优势。     

基于Matlab模块化模型的水轮发电机组仿真研究

采用Matlab建立水轮发电机系统各子系统的多种精度模块化模型,在此基础上分别构建水电机组非线性模型、线性化模型和经典理想模型.通过与现场运行数据相比较,研究了不同模型的适用范围,验证了仿真模型和算法的正确性,体现了模块化建模在水电站仿真计算中的优势.     

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。     

水电能源蓄能模型分析与计算

探讨水电站水库水电能量转换规律，将水库水体分成长方形水体s1、梯形水体tr、长方形水体s2及三角形水体t 4级，利用微元分析法，建立水库水电站发电模型。该发电模型由水体动能、势能、压能和库容压能构成。应用于某梯级水电站的仿真结果表明，模型能有效提高水电站群的年平均发电量，长方形水体s1、梯形水体tr、压力引水管倾角a的合理选择对年平均发电量有很大影响。模型可为未来水电站的运行管理与设计优化提供新的理论支持。     

基于互补机制的水火电力系统机组组合

针对水火电力系统短期发电计划中火电机组的开停机组合与水电调度问题解法复杂性,提出以水电发电量最大、耗水量最小和火电煤耗量最小且具有时序的3个优化子问题的发电调度模型,综合考虑一个调度周期内系统机组的运行状态。基于解耦的水火电力系统优化模型不仅可以确定水电的最佳放水策略,也可以体现水电和火电互补作用,充分提高水火电力系统联合运行的经济性。针对水电系统强非线性特点,采用新型随机全局优化仿电磁学算法进行求解,对火电系统则采用改进微粒群优化算法进行求解。通过一个具有3个体积水电站和5个火电厂的水火电力系统的仿真分析,表明以互补机制为理论基础的优化模型的正确性及算法求解的有效性。     

受送电规模限制下水电长期可吸纳电量最大优化调度模型

跨省跨流域水电站群发电优化调度已成为中国大水电系统调度运行的瓶颈问题,以南方电网水电站群为背景,结合其长期优化调度问题,提出水电长期可吸纳电量最大模型。该模型在发电量最大模型基础上,将电网对水电的吸纳能力和受送电量限制作为控制条件,以适应大规模水电站群优化调度的实际需要,结合逐步优化算法、离散微分动态规划算法和逐次逼近算法求解。以南方电网92座水电站组成的水电站群系统为背景的实例研究表明,该模型体现了省级电网间长期受送电需求和限制,能有效解决大规模跨电网受送电模式下的长期水电调度问题。     

皖西水电站群主设备更新改造初探

皖西大别山区水电站群系建国初期兴建的一批水电站,其主机设备都到达更新年限,特别是发电机绝缘老化,水轮机磨损及经多次补焊后产生变形,机组安全和经济运行受到了影响,设备改造更新势在必行。同时,由于水电技术的进步,愈显得老设备动能指标落后。因此在考虑更新设备时,必须寻求适合于各个电站具体运行工况的各种新设备和新技术。下面就此问题进行技术经济比较及探讨。     

适应分布式孤岛多裕量运行的功率平衡调控方法

有效解决系统故障条件下分布式孤岛功率平衡调控问题,对于制定实际运行调度策略,提高电网供电可靠性具有重要的指导作用。建立了功率平衡调控模型,提出分解聚合求解算法:首先定义了功率支撑指标与孤岛划分判据,实现孤岛划分算法并得到功率划分矩阵;在此基础上,考虑多功率裕量运行的调控模型适应性,应用功率划分矩阵与控制向量进行潮流计算并得出多功率裕量下的调控曲线,依据曲线适应性评估算法,求解对应指标最优的控制向量。进而联合功率划分矩阵计算,获取调控模型的最优解空间。算例的计算结果验证了该方法的有效性。     

平抑风电场随机波动的风–水–燃气系统优化设计

为降低大规模风电场群对电网爬坡速率的需求,研究水电站配合燃气电站共同缓解风电时段间波动的问题。定义出力波动频率作为系统输出波动性的衡量指标以避免较为保守的容量配置结果,进而建立考虑出力波动频率的风-水-燃气系统随机最优设计模型,利用风电波动的概率密度函数,优化水电调节速率及燃气电站额定功率,使得水电调节成本、燃气电站建设成本及期望燃料费用最小。为有效求解该模型,设计马尔可夫稳态分析方法,得到了出力波动频率及期望燃料费用的解析计算式。结果表明:当水电站提供一定调节能力时,为风电场配备其装机容量12%左右的燃气电站可以96%的概率实现联合出力无波动且成本增加不大;稳态方法求解时间短且精度较高。     

基于机器学习的水电机组劣化趋势预测模型北大核心CSCD

水电机组的劣化影响着水电站乃至电力系统的安全稳定运行。为了准确解析水电机组运行状态,获取机组的劣化趋势并对其进行准确预测,本文提出了一种基于极限梯度提升算法、变分模态分解算法、双向门控循环单元神经网络和注意力机制的水电机组劣化趋势预测混合模型。该方法首先用极限梯度提升算法建立考虑工作水头、有功功率和导叶开度影响的水电机组健康状态模型;其次,根据健康状态模型,推导出数年后的水电机组劣化趋势;再次,通过变分模态分解算法对水电机组劣化趋势进行分解,得到多个相对平稳的固有模态函数分量,并对每个模态分量建立双向门控循环单元神经网络和注意力机制的组合模型进行预测;最后,将预测模型的结果进行叠加,得到最终的趋势预测结果。实例分析结果表明,所提方法能准确地表达水电机组的劣化趋势,并且能有效地提高机组劣化趋势的预测精度。