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梯级水库群发电优化调度的理论与实践

作　者: 张双虎
导　师: 黄强
学　校: 西安理工大学
专　业: 水文学及水资源
关键词: 梯级水库群发电调度模拟进化算法动态搜索算法梯级水库群总调度图发电会商发电调度软件系统
分类号: TV697.11
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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引　用: 4次
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内容摘要

随着西部大开发和“西电东送”项目的实施,我国已建或正在建设12大水电基地,近20个梯级水库群,逐步形成由多个调节性能较好的水库组成梯级水库群联合调度局面,以单一水库或一库多级式的梯级水库为对象的水库调度理论已经不能解决高维梯级水库群联合调度中存在的问题;乌江梯级水库群是我国目前已建梯级水库中,调节性能最好、调度最为复杂梯级水库群之一。因此,本文以乌江梯级水库群为对象,进行梯级水库群发电调度研究,不仅具有理论和实用价值,更具有普遍推广的现实意义。本论文以乌江梯级水库群发电调度需要为基础,主要研究了多年调节水库年末消落水位变化规律、梯级水库群发电优化调度的模型方法、梯级水库调度图的制定以及发电调度软件系统的开发建设等问题。取得了以下主要成果:(1)本文分析了影响多年调节水库年末消落水位的主要因素。结合目前中长期径流预报水平和电力调度现状,计算了不同起调水位、不同来水频率组合下,洪家渡多年调节水库年末合理消落水位;将数据挖掘技术的决策树方法应用到分析年末消落水位与其影响因素之间的关系中,建立了洪家渡多年调节水库年末消落水位控制规则——决策树;(2)随着系统规模的扩大,维数灾是梯级水库联合优化调度的瓶颈,如何提高求解精度和求解效率一直是水库调度领域的重要研究课题。结合粒子群算法和差分演化算法各自得特点,本文对其进行了改进,并将其应用到高维梯级水库群发电优化调度中。粒子群算法的改进表现在提出了求解含有约束条件优化问题的约束处理机制和动态惯性权值;差分演化算法的改进在于提出了一种非参数惩罚的约束处理办法.应用改进算法求解梯级水库调度,能有效克服由于维数多、约束条件复杂带来的效率低、精度低的问题。(3)本文确定了梯级水库群长期负荷分配的最优准则,建立了相应的数学模型——调度期末梯级蓄能最大模型,并提出了一种新的求解方法——动态搜索法。(4)本文提出了梯级水库面临时段总能量的概念。将优化与常规方法相结合,制定了以梯级总能量为状态变量的梯级水库群总调度图,采用调度期末梯级蓄能最大模型对梯级水库出力进行合的分配。(5)发电会商是发电调度的一个中心环节。本文分析了发电会商系统构建理论和基本流程,建立了B/S与C/S相结合的发电会商体系结构,确定了发电会商的基本思路,筛选了发电会商因子。(6)针对乌江梯级水库群联合调度问题,以梯级水库发电效益最大为目标,以本文建立的模型和提出的方法为理论支撑,本文开发了四层B/S与C/S相结合的乌江梯级水库群发电调度软件,并介绍了软件的主要功能。该软件已成功地应用于生产实际中,取得了满意的结果。本论文以理论研究和生产实践相结合为宗旨,提出了一些新的观点、模型、方法(或算法),所取得的成果具有先进性、实用性和可靠性。可在其它流域推广应用。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-12
1 绪论  12-22
  1.1 问题的提出  12-13
  1.2 研究的目的与意义  13-14
    1.2.1 普遍意义  13-14
    1.2.2 理论意义和实用价值  14
  1.3 水库调度研究现状及发展趋势  14-19
    1.3.1 常规调度  14-15
    1.3.2 优化调度  15-19
    1.3.3 水库调度研究发展趋势  19
  1.4 研究的主要内容  19-21
  1.5 研究的技术路线  21-22
2 乌江流域概况及研究的基本资料  22-28
  2.1 乌江流域概况  22
  2.2 研究对象  22-23
  2.3 基本资料  23-26
  2.4 河流分段及节点描述  26-27
  2.5 不同频率典型年的选择  27
  2.6 本章小结  27-28
3 基于数据挖掘技术的多年调节水库年末消落水位变化规律分析  28-44
  3.1 引言  28
  3.2 多年调节水库年末消落水位变化规律研究现状  28-29
  3.3 数据挖掘技术与决策树  29-33
    3.3.1 决策树的生成  30-33
    3.3.2 决策树的应用  33
  3.4 决策树技术在年末消落水位规律分析中的应用研究  33-34
  3.5 应用实例  34-42
    3.5.1 水库群联合调度模型的建立及求解  35-37
    3.5.2 补偿调节计算  37-39
    3.5.3 洪家渡水库年末水位变化规律决策树的建立及应用  39-42
  3.6 本章小结  42-44
4 梯级水库群发电优化调度的模拟进化算法  44-60
  4.1 引言  44
  4.2 梯级水库群优化调度的改进粒子群算法研究  44-50
    4.2.1 粒子群算法  44-47
    4.2.2 粒子群算法的改进  47-49
    4.2.3 改进的粒子群算法在梯级水库群发电优化调度中的应用  49-50
  4.3 梯级水库群优化调度差分演化算法  50-54
    4.3.1 差分演化算法  50-53
    4.3.2 DEA 的改进——一种非参数惩罚函数的DEA  53-54
    4.3.3 改进的DEA 在梯级水库群发电优化调度中的应用  54
  4.4 应用实例  54-59
    4.4.1 问题描述  54
    4.4.2 信息输入  54-55
    4.4.3 发电计划制定  55-58
    4.4.4 结果分析  58-59
  4.5 本章小结  59-60
5 梯级水库群长期负荷分配模型及其求解方法研究  60-74
  5.1 引言  60
  5.2 梯级水库群负荷分配特性分析  60-61
  5.3 满足电网负荷要求的梯级水库运行调度最优准则  61-62
    5.3.1 梯级水库总耗水量最小准则  61
    5.3.2 上游水库调度期末蓄水(能)量最大准则  61
    5.3.3 梯级水库总弃水量(或弃水电能)最小准则  61-62
    5.3.4 梯级水库蓄能最大准则  62
  5.4 梯级水库蓄能最大模型及求解方法  62-68
    5.4.1 问题描述  62
    5.4.2 目标函数  62-63
    5.4.3 求解方法  63-66
    5.4.4 水库蓄放水规律分析  66-68
  5.5 应用实例  68-73
    5.5.1 不同方法调度结果  68-72
    5.5.2 结果分析  72-73
  5.6 本章小结  73-74
6 梯级水库群调度图的制定及其应用研究  74-84
  6.1 引言  74
  6.2 国内外水库调度图研究现状  74-75
  6.3 以梯级总能量为状态变量的梯级水库群调度图的制定及应用  75-79
    6.3.1 状态变量的选择  75-76
    6.3.2 调度图的制定  76-78
    6.3.4 梯级水库群调度图的应用  78
    6.3.5 梯级水库群两种调度图对比分析  78-79
  6.4 应用实例  79-83
    6.4.1 设计枯水期的选择  79
    6.4.2 加大出力和降低出力的确定  79-80
    6.4.3 调节计算  80-82
    6.4.4 调度图的生成  82
    6.4.5 结果分析  82-83
  6.5 本章小结  83-84
7 梯级水库群发电会商系统研究  84-94
  7.1 引言  84-85
  7.2 开发发电会商系统的目的意义  85
  7.3 发电调度会商系统总体设计方案  85-92
    7.3.1 发电会商特点  85-86
    7.3.2 发电会商系统的设计思想  86-87
    7.3.3 发电会商系统应具备的基本性能  87
    7.3.4 发电会商的基本流程  87-88
    7.3.5 发电会商系统体系结构  88-89
    7.3.6 发电会商因子的筛选  89-90
    7.3.7 发电会商的主要内容  90-92
  7.4 会商环境的建立要求  92-93
  7.5 本章小结  93-94
8 乌江梯级水库群发电调度软件系统开发  94-106
  8.1 引言  94
  8.2 发电调度软件开发  94-105
    8.2.1 软件开发原则  94-95
    8.2.2 软件体系结构设计  95-97
    8.2.3 系统采用的关键技术  97
    8.2.4 系统的主要功能  97-105
  8.3 本章小结  105-106
9 总结与展望  106-110
  9.1 总结  106-108
  9.2 主要创新点  108-109
  9.3 展望  109-110
致谢  110-111
参考文献  111-119
附录  119-120

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