水电厂经济运行双层逐步优化法(TLPOA)研究及应用

笔者将双层逐步优化算法用于解决与水电厂经济运行有关的机组间负荷分配及机组最优组合的问题,经棉花滩水电厂的实际运行数据与该算法优化分配方案的计算成果比较,表明该算法可取得较好的经济效益.     

水电厂经济运行的优先表动态规划方法

基于常规动态规划方法，将负荷最优分配与开停机组合寻优过程同时在线计算，机组组合方案按参与运行的机组台数递增选取，最优负荷分配亦随机组台数递推，排除不符合日发电计划中负荷要求的机组组合，以流量最小为优先原则，存储有限项可行组合，减少中间数据存储，降低寻优维数，缩短计算时间，适合机组特性数据经常变化的要求。对12台机组的实例计算表明，合理选择有限项的个数，可较快地解算出最优开停机计划。     

某梯级小水电站系统的运行优化调度和经济运行研究

针对河南省境内某梯级小型水电站群工程的实际,在对梯级水库短期优化调度问题进行深入研究的基础上,提出基于整个梯级电站系统最小发电耗水率的梯级电站调度模型和厂内经济运行模型。考虑到影响梯级水库短期优化调度的水量联系、水头联系和下游不稳定流以及影响厂内经济运行的机组台数、机组组合和机组间的负荷优化分配等,采用最低发电耗水率作为优化目标对该梯级电站进行计算,实现了在电厂经济运行的基础上来实现整个梯级电站的优化运行,达到增加发电效益的目的。该研究能够用来指导实际运行。     

复杂情况下梯级电站群日发电计划编制策略研究

以发电为主的梯级电站,其日发电计划的编制要根据各电站调节性能、丰平水期来水、电网调峰要求、电站目前运行状态等因素以及它们之间复杂的组合情况做出相应的改变。目前对于日发电计划的编制研究多采用优化算法,但在实际应用中,优化算法会出现计算时间过长、计算结果不稳定、负荷水位曲线跳跃严重等问题,不能直接用于指导电站的运行,为此,综合考虑水电站实际运行中的各项因素,编制日发电计划,并以雅砻江梯级为例进行验证,结果表明该计划符合生产实际,能够指导梯级电站的生产运行。     

抽水蓄能电站在电网中静态和动态效益的工程实用算法

从系统观点出发对抽水蓄能电站的调峰填谷静态效益及事故备用、负荷跟踪动态效益进行了分析．文中充分考虑了电站的各种运行方式及不同机组承担不同功能时在模型和计算方法上的差别，用边际效益法优化抽水蓄能电站的工作位置，用新算法对具有不同煤耗特性的火电机组进行最优分配，在此基础上得到静态效益．各种机组以不同容量承担事故各用功能时，从新的角度计算电量损失，即将电量损失分为由于系统增行速度不够快引起的电量损失和由于备用容量不足引起的电量损失两部分，得出事故备用效益．机组承担负荷跟踪功能时，从调度运行角度出发，根据负荷情况调整机组出力．并计算由于调整速度不够快而引起的电量损失，得到负荷跟踪效益．工程实践证明该算法合理并可行．     

基于机组运行安全的水布垭水电站机组负荷分配研究

针对水布垭水电站机组运行安全问题,建立了基于机组运行安全的水布垭水电站机组负荷分配模型,并采用改进遗传算法进行求解。水布垭水电站三种水头下不同量级的负荷分配结果表明:传统算法虽有时求得的电站耗流量较小,但无法保证水电站所有机组均处于稳定运行区中运行;改进算法能确保机组始终在稳定运行区中运行,从长远来看基于机组运行安全的改进算法较传统算法更经济且更有实用价值。     

基于多目标蚁群算法的水电站AGC机组组合与负荷分配优化

针对水电厂自动发电控制功能中的机组组合与负荷分配问题,采用多目标蚁群算法,同时以穿越振动区次数最少和耗水量最低为目标,优化AGC机组组合、启停次序及负荷分配,实现循环迭代计算。仿真结果表明,该方法可以使水电站AGC功能同时获得经济运行与穿越振动区次数的最优决策。     

基于混合遗传算法的水电站经济运行

以水电站运行成本最小为目标,提出了一种用混合遗传算法实现大型电站最优运行计划的方法。该方法考虑了机组能量特性差异,并能在旋转备用、起停成本、空蚀振动区、机组可用性等约束条件下,制定出电站日内96段最优运行计划。该方法避免了动态规划等算法处理多约束、大型优化问题的困难,同时提高了遗传算法的精度。算例表明,方法精度高,计算速度快。     

具有复杂水力系统的大型水电厂优化运行

对有复杂水力系统的大型水电厂,其厂内优化运行问题是一个非线性组合优化问题。在上游水位和负荷水平一定的情况下,如何确定最优的机组组合、给出最优机组功率和用水量的分配,是实际运行中难点所在。文中考虑了各种非线性特性和复杂的耦合关系,建立了该问题的数学模型,推导了最优性条件和广义等耗水微增原则,提出了相应的快速算法,可在线和离线应用。根据建议的方法开发了用于实际系统的软件,表明了所述方法的正确性和有效性。     

基于粒子群算法的灌溉水泵系统优化设计与运行

文章提出了一种相对较新的用于灌溉抽水系统优化设计和运行的管理模式。该管理模式利用粒子群优算法化建立并求解了一个两步优化模型。新提出的模型通过对所有可行的泵机组组合进行详尽的枚举搜索后,在所需时间段内处理给定的需求曲线,然后调用粒子群优化算法搜索每个集合的最优解。在优化机组的运行问题后,计算所有机组的运行总成本和初始投资折旧,确定最优的机组组合,并制定相应的运行策略。研究将所提出的模型用于实际泵站系统的设计和运行后,将结果与优化算法的结果进行比较。结果表明,所提出的模式与粒子群优化算法相结合是一种用于实际灌溉泵系统设计和运行的通用管理模型。     

Optimal and Adaptive Operation of a Hydropower System with Unit Commitment and Water Quality Constraints

Management of water resources has become more complex in recent years as a result of changing attitudes towards sustainability and the attribution of greater attention to environmental issues, especially under a scenario of water scarcity risk introduced by climate changes and anthropogenic pressures. This study addresses the optimal short-term operation of a multi-purpose hydropower system under an environment where objectives are conflicting. New optimization models using mixed integer nonlinear programming (MINLP) with binary variables adopted for incorporating unit commitment constraints and adaptive real-time operations are developed and applied to a real life hydropower reservoir in Brazil, utilizing evolutionary algorithms. These formulations address water quality concerns downstream of the reservoir and optimal operations for power generation in an integrated manner and deal with uncertain future flows due to climate change. Results obtained using genetic algorithm (GA) solvers were superior to gradient based methods, converging to superior optimal solutions especially due to computational intractability problems associated with combinatorial domain of integer variables in the unit commitment formulation. The adaptive operation formulation in conjunction with the solution of turbine unit commitment problem yielded more reliable solutions, reducing forecasting uncertainty and providing more flexible operational rules.     

双层耦联遗传算法求解流域梯级水电站厂内经济运行问题研究

针对梯级水电站厂内经济运行调度模型约束条件多、求解复杂的问题,提出了一种基于遗传算法的双层耦联求解算法,该算法兼有机组负荷分配和机组组合双重优化的特点,可同时求得厂内经济运行优化调度模型的全局最优解.研制开发了基于此算法的梯级水电站厂内经济运行优化调度程序软件,并且已应用于某流域梯级水电站厂内经济运行实际调度计算中,取得了较高的工程应用价值.     

隔河岩水电站实时运行负荷分配控制研究

针对隔河岩水电站机组自动控制方式下的实时运行负荷分配,从时间和空间两方面建立双目标实时负荷分配模型,并提出水电站不可调控区的判定及区内运行策略。在时间上采用机组优先顺序判定与开停机原则相结合的方法安排机组组合,用动态规划法求解空间目标、同时协调时间目标求得一组优化解,并根据少开停机、少穿越振动区等需要筛选合适的负荷分配方案。经隔河岩水电站模拟运行,节约了用水并减少了机组穿越振动区次数,效果显著。     

泵站多机组变频变速调节运行优化研究

南水北调工程是我国水资源调度分配的重大工程,而泵站则是该调水工程中不可或缺的重要部分。针对泵站多机组变频变速调节的问题,建立了多机组变频变速调节的日优化运行模型。以南水北调东线工程泵站——淮阴三站为例,考虑了峰谷电价,对站内变频变速调节的日优化运行开展研究,在研究过程中采用了改进的动态规划算法进行计算求解。在求解过程中,通过分析约束条件,剔除不符合要求的机组启停组合,从而减少了优化问题的维数,解决了"维数灾"问题。计算结果表明:与定角恒速运行相比,淮阴三站实施频率优化运行可节约运行费用3.5%;在高峰阶段,影响运行费用的主要因素是开机台数,在满足需求量的前提下,机组应优先选择停机状态;而在低谷阶段,机组应优先以单位提水能耗较高的方式运行,以减少在高峰阶段的提水量。     

Application Research of the Improved Overall Temporal and Spatial Economic Operation Model Based on Information Entropy in Large-Scale Hydropower Station

For the high dimensional and complex inner-plant economical operation problem of large hydropower station, an improved ant colony optimization with adaptive ability, inspiring ability and local search ability was proposed. Spatial optimal load distribution model and temporal unit commitment model was combined into an overall temporal and spatial economic operation model, in which an innovative ant colony model of multiple ant colonies, multiple outsets and multiple routes was adopted. Information entropy was applied to adjust the path selection strategy and pheromone updating strategy of ant colonies along with the change of its value during the iteration. Two inspiring factors were applied in the algorithm to guide the ant colonies to search for optimal paths in a more efficient and targeted way. Local search ability was guaranteed by local translation of unit start-stop points of the optimal solution in each iteration. In the optimal load distribution model, optimal distribution table was set in advance using dynamic programming, which only took account of the stable operation regions and avoided the cavitation and vibration areas for the security and stability of units. The proposed method is applied to the Three Gorges Hydroelectric plant. Compared with other methods under different water heads, this method shows optimized result under the premise of both calculation speed and stability.     

基于状态特征标识的水电机组运行数据诊断分析

运用状态特征标识的方法,对水电机组海量状态存储数据进行一定规则标识;采用故障树诊断方法,对机组实时运行状态进行精确诊断,解决了无法有效利用状态监测数据机组故障诊断的问题,促进了机组的优化运行,提升了水电机组运行诊断分析水平.     

水电站机组优化组合的混合粒子群优化算法

机组组合是水电站短期发电计划中一个非常重要的问题,合理的组合运行能带来显著的经济效益,开展对机组优化组合的可行性和有效性研究有重大的现实意义。建立了该问题的数学模型,并提出了混合粒子群算法（Hybrid Particle Swarm Optimization,HPSO）的工程实现方法,采用量子粒子群算法解决机组方案的确立,并采用粒子群算法求解负荷经济分配。设计了粒子的适应度计算方法和速度更新方法,提出了HPSO算法的求解步骤。仿真分析表明：HPSO算法求解机组优化组合问题是可行和有效的,该算法实现简单,具有更快更好的收敛性能。     

水布垭电厂机组全水头下稳定性分析

以大量的PSTA2003状态监测及趋势分析系统的特征数据为基础,分析各机组在不同水头下的运行工况的特征表现,为电厂合理安排机组运行方式、确保机组在最优工况下运行提供了参考,还可通过对机组运行特征数据变化趋势的分析,及时掌握设备运行状态,及早发现设备隐患。     

水电厂双调机组自动控制系统优化研究

水电厂双调机组,即水轮机导叶、桨叶均可根据现场运行情况进行调节开度或角度,以达到最优效率运行的机组。该类型机组控制系统更为复杂,设备性能、精度等技术参数要求更高,所以只有将控制系统的控制、维护、状态检测与管理功能进行有机结合,把现代的信息技术、智能技术引入其中,针对不同控制系统的设计特点、运行现状等因素进行优化设备调节性能和匹配程度,不断地提高控制系统的调节品质以及可靠性和经济性,才能达到优化运行研究的目的。文章重点探讨如何通过优化双调机组控制系统逻辑功能,提高水电厂双调机组自动控制系统的可靠性和安全性。