【摘要】：隨著我國(guó)西南地區(qū)大規(guī)模梯級(jí)水電站陸續(xù)竣工投產(chǎn),其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定和運(yùn)行效益影響日益顯著。我國(guó)新一輪電力體制改革為水電發(fā)展提供機(jī)遇的同時(shí),也改變了其運(yùn)營(yíng)模式,給梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度、保障新形勢(shì)下的消納規(guī)模、提高水能資源利用效率提出了全新挑戰(zhàn)。因此,開展梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度及參與市場(chǎng)交易策略研究,是實(shí)現(xiàn)水電系統(tǒng)調(diào)度管理、提高綜合效益的必要手段,是保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行的首要任務(wù),亦為我國(guó)實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”和“能源轉(zhuǎn)型”戰(zhàn)略的必由之路�；谏鲜霰尘�,本文深入研究了梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度模型和方法、電力市場(chǎng)環(huán)境下面臨問題及參與市場(chǎng)交易策略,以期為水能資源可持續(xù)發(fā)展及安全高效利用提供理論和技術(shù)支撐。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)梯級(jí)水電站多時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度模型和方法研究。針對(duì)梯級(jí)水電站級(jí)數(shù)不斷增加,“維數(shù)災(zāi)”問題愈發(fā)嚴(yán)重,以及運(yùn)行目標(biāo)不斷豐富的實(shí)際需求,開展多時(shí)間尺度優(yōu)化調(diào)度模型和方法研究。中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度研究中,以分析各水電站運(yùn)行特征及空間分布格局為切入點(diǎn),基于大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)思想將梯級(jí)水電系統(tǒng)分解為多個(gè)子系統(tǒng),并進(jìn)行逐區(qū)調(diào)度和協(xié)調(diào)優(yōu)化,從尋優(yōu)空間降維角度改善“維數(shù)災(zāi)”問題;基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法并行特征,搭建Matlab多核集群并行計(jì)算平臺(tái)進(jìn)行并行計(jì)算,提高算法執(zhí)行效率。日前和實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度研究中,針對(duì)反調(diào)節(jié)水庫平抑下泄水流波動(dòng),為上游水電站參與電網(wǎng)深度調(diào)峰提供支撐的實(shí)際需求,建立上游調(diào)峰電站和下游反調(diào)節(jié)電站協(xié)調(diào)調(diào)度模型,包含日前調(diào)度層和實(shí)時(shí)調(diào)度層:日前調(diào)度中優(yōu)先安排上游電站調(diào)峰出力,應(yīng)用滑動(dòng)平均濾波方法平抑調(diào)峰非恒定流;實(shí)時(shí)調(diào)度側(cè)重于跟蹤并修正實(shí)時(shí)運(yùn)行與日前計(jì)劃的偏差,確保日前計(jì)劃順利執(zhí)行。(2)梯級(jí)水電站中長(zhǎng)期出力計(jì)劃與市場(chǎng)交易聯(lián)合優(yōu)化模型和方法研究。針對(duì)水電站出力受限于徑流變化和水庫調(diào)節(jié)能力的特征,其市場(chǎng)交易需要與運(yùn)行調(diào)度緊密結(jié)合,確保交易電量與實(shí)發(fā)電量匹配避免“棄水”、“欠發(fā)”的問題,構(gòu)建包含中長(zhǎng)期調(diào)度計(jì)劃和電量?jī)?yōu)化分配的雙層決策框架:中長(zhǎng)期調(diào)度優(yōu)化年度發(fā)電計(jì)劃為電量分配提供參考;電量?jī)?yōu)化分配中全面考慮電價(jià)波動(dòng)性、徑流隨機(jī)性導(dǎo)致實(shí)發(fā)電量不確定性等隨機(jī)變量信息,采用價(jià)值風(fēng)險(xiǎn)模型度量收益風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)用序列運(yùn)算理論將多隨機(jī)變量概率性序列歸并為交易組合收益概率性序列,以直觀的求解收益風(fēng)險(xiǎn)值。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步考慮了輸電容量約束對(duì)市場(chǎng)交易的影響,聚焦分析現(xiàn)貨交易及跨價(jià)區(qū)合約交易面臨風(fēng)險(xiǎn),在各時(shí)段將調(diào)度計(jì)劃電量?jī)?yōu)化分配參與多種交易時(shí),采用多時(shí)段條件價(jià)值風(fēng)險(xiǎn)模型度量交易組合收益風(fēng)險(xiǎn),尋求收益和風(fēng)險(xiǎn)的合理折中決策。(3)電力市場(chǎng)環(huán)境下梯級(jí)水電站檢修計(jì)劃與中長(zhǎng)期調(diào)度聯(lián)合優(yōu)化模型研究。針對(duì)電力市場(chǎng)環(huán)境下,梯級(jí)水電站交易方式、調(diào)度計(jì)劃和檢修計(jì)劃緊密結(jié)合且相互影響的問題,建立中長(zhǎng)期調(diào)度和檢修計(jì)劃雙層優(yōu)化模型:中長(zhǎng)期調(diào)度為外層優(yōu)化,根據(jù)徑流和價(jià)格預(yù)測(cè)進(jìn)行決策,應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化各時(shí)段梯級(jí)水電站出力;檢修計(jì)劃為內(nèi)層優(yōu)化,重點(diǎn)考慮梯級(jí)上下游水電站水力耦合關(guān)系對(duì)檢修計(jì)劃的影響;以中長(zhǎng)期調(diào)度優(yōu)化中間結(jié)果為邊界條件,以檢修損失最小為優(yōu)化目標(biāo),包括檢修收益損失和停運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)損失,并將檢修損失與中長(zhǎng)期發(fā)電收益歸并為總收益,作為遺傳算法適應(yīng)度函數(shù),實(shí)現(xiàn)中長(zhǎng)期發(fā)電計(jì)劃和檢修計(jì)劃聯(lián)合優(yōu)化。(4)多運(yùn)營(yíng)主體梯級(jí)水電站參與的日前市場(chǎng)出清模型和下游電站自調(diào)度投標(biāo)策略研究。針對(duì)梯級(jí)上下游水電站隸屬不同運(yùn)營(yíng)主體,各電站獨(dú)立參與現(xiàn)貨市場(chǎng)競(jìng)價(jià)時(shí),下游弱調(diào)節(jié)電站面臨中標(biāo)電量與實(shí)發(fā)電量匹配失衡,導(dǎo)致交易結(jié)果難以執(zhí)行,影響市場(chǎng)穩(wěn)定和水能資源利用的問題,研究了多運(yùn)營(yíng)主體梯級(jí)水電站參與的日前市場(chǎng)出清模型:下游電站作為價(jià)格接受者,其電量根據(jù)上下游電站水力、電力耦合關(guān)系,表示為關(guān)于上游電站申報(bào)電量的線性函數(shù),嵌入日前出清優(yōu)化模型,實(shí)現(xiàn)聯(lián)合出清。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究了下游電站自調(diào)度投標(biāo)策略,一方面擴(kuò)展下游電站收益空間,另一方面驗(yàn)證上述出清模型的有效性:針對(duì)下游電站中標(biāo)曲線滯后于上游電站,容易錯(cuò)過負(fù)荷、電價(jià)高峰的問題,制定“峰前騰庫、峰后蓄水”出力調(diào)整策略來增厚收益;針對(duì)降雨變化帶來下游電站入庫流量大尺度波動(dòng),提出“調(diào)蓄削峰”兩階段出力優(yōu)化調(diào)整策略,平穩(wěn)泄流緩解棄水;下游電站將出力調(diào)整曲線上報(bào)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu),進(jìn)行自調(diào)度投標(biāo),實(shí)現(xiàn)增發(fā)增收。論文上述研究成果可為我國(guó)水電企業(yè)實(shí)際發(fā)電計(jì)劃優(yōu)化軟件和市場(chǎng)交易輔助決策系統(tǒng)研發(fā)提供理論支撐,并在大規(guī)模梯級(jí)水電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度中具有應(yīng)用前景。
【圖文】：

２］。我國(guó)水力資源富集于大江大河干流，有助于“流域、滾動(dòng)、梯級(jí)、綜合”逡逑開發(fā)，規(guī)模效益顯著，形成的“十三大水電基地”邋［３－５］目前投運(yùn)和在建的水電站總裝逡逑機(jī)全國(guó)水電總裝機(jī)的５０％�！笆笏娀亍币�(guī)劃見圖１－３邋（中國(guó)南海及諸島未逡逑在圖中標(biāo)出），規(guī)劃裝機(jī)規(guī)模和年發(fā)電量見圖１－４。逡逑丨江紅水河逡逑？他站９座丁邋Ｊ邋規(guī)劃電站ｎ座逡逑圖１－３我國(guó)十三大水電基地規(guī)劃圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｔｈｅ邋ｔｈｉｒｔｅｅｎ邋ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ邋ｂａｓｅ邋ｐｌａｎ邋ｏｆ邋Ｃｈｉｎａ逡逑２逡逑

解為多個(gè)彼此獨(dú)立的子任務(wù)，并將子任務(wù)分配到ＣＰＵ多核心執(zhí)行并行計(jì)算；Ｊｏｉｎ逡逑操作用于阻塞當(dāng)前任務(wù)，直到其子任務(wù)計(jì)算完成，返回結(jié)果后整合為整體任務(wù)結(jié)果。逡逑Ｆｏｒｋ／Ｊｏｉｎ框架見圖１－６。Ｆｏｒｋ／Ｊｏｉｎ框架米用線程池技術(shù)，默認(rèn)創(chuàng)建的線程數(shù)為ＣＰＵ逡逑內(nèi)核數(shù)，，節(jié)約每次線程創(chuàng)建和關(guān)閉占用的系統(tǒng)資源�！肮ぷ鞲`取”線程調(diào)度機(jī)制是逡逑Ｆｏｒｋ／Ｊｏｉｎ框架的核心：當(dāng)一個(gè)線程執(zhí)行完自身任務(wù)隊(duì)列中全部任務(wù)后，會(huì)竊取其他逡逑線程任務(wù)隊(duì)列尾端未執(zhí)行的任務(wù)協(xié)助執(zhí)行，從而合理均衡各線程負(fù)載，節(jié)約同步執(zhí)逡逑行時(shí)間。各線程間通信通過開辟共享數(shù)據(jù)緩存區(qū)，利用Ｊａｖａ線程同步和通信機(jī)制來逡逑實(shí)現(xiàn)。逡逑邐一＾任務(wù)邋１邋）？￣邐？分解（Ｆｏｒｋ）逡逑邐？返回（Ｊｏｉｎ）逡逑N７邐、、、、＇、工逡逑＾任務(wù)１－＾－１邋＾邐（任務(wù)１�。玻┻姡奕蝿�(wù)１－ｎ－ｌ邋ｊ邋（任－務(wù)１－ｎ－ｎ）逡逑圖１－６邋Ｆｏｒｋ／Ｊｏｉｎ框架計(jì)算模型逡逑Ｆｉｇ．邋１－６邋Ｔｈｅ邋Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ邋ｍｏｄｅｌ邋ｏｆ邋Ｆｏｒｋ／Ｊｏｉｎ邋ｆｒａｍｅ逡逑２）
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV737;TM73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2679218