發(fā)布時(shí)間：2020-08-09 08:01

【摘要】：水電能源作為開(kāi)發(fā)與運(yùn)行技術(shù)最為成熟的清潔可再生能源,在我國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。受到清潔能源政策的影響,我國(guó)水電行業(yè)發(fā)展空間巨大,近年來(lái)水電己成為拉動(dòng)電源投資以及清潔能源發(fā)展的主要?jiǎng)恿?在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。隨著水電工程建設(shè)逐步完善、流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大,梯級(jí)水電站運(yùn)行管理在水電事業(yè)發(fā)展中的作用越來(lái)越重要。因此,開(kāi)展梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度研究,充分挖掘梯級(jí)各庫(kù)間的補(bǔ)償調(diào)節(jié)能力,提高梯級(jí)整體的水能資源利用率以及發(fā)電效益,對(duì)我國(guó)水電事業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。梯級(jí)水電站規(guī)模龐大、運(yùn)行模式復(fù)雜,加之后效性因素、不確定性因素等影響,其短期優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題也十分復(fù)雜,故其一直是水資源管理領(lǐng)域的研究難點(diǎn)。但同時(shí)梯級(jí)水電站短期優(yōu)化調(diào)度直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際,指導(dǎo)梯級(jí)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行,優(yōu)化調(diào)度方案的制定與實(shí)施直接決定梯級(jí)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程,進(jìn)而關(guān)系到梯級(jí)發(fā)電效益的發(fā)揮,因此對(duì)其進(jìn)行深入研究具有十分重要的理論價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。鑒于此,本文從理論研究與實(shí)際應(yīng)用兩方面入手,運(yùn)用水利科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、管理學(xué)等多學(xué)科理論方法,對(duì)梯級(jí)水電站短期優(yōu)化調(diào)度模型構(gòu)建與求解、優(yōu)化調(diào)度方案決策與實(shí)施進(jìn)行全面、深入的研究,主要研究?jī)?nèi)容及成果包括:(1)“以電定水”模式下傳統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)改進(jìn)研究。針對(duì)“以電定水”模式下傳統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)對(duì)梯級(jí)水能計(jì)算不夠準(zhǔn)確、進(jìn)而導(dǎo)致梯級(jí)耗能最小與蓄能最大出現(xiàn)差異的不合理現(xiàn)象,考慮各電站之間發(fā)電效率、水量利用率的差異以及電站未來(lái)調(diào)度方式的影響,引入能效系數(shù)對(duì)傳統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了耗能與蓄能的統(tǒng)一;在此基礎(chǔ)上,采用逐步逼近算法對(duì)各電站的能效系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,提出了更加適用于優(yōu)化調(diào)度方式的基于能效系數(shù)逐步逼近的梯級(jí)耗、蓄能一致性目標(biāo)函數(shù),并通過(guò)實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證了所提目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)越性。(2)復(fù)雜運(yùn)行模式下梯級(jí)產(chǎn)蓄能最大通用性目標(biāo)函數(shù)研究。針對(duì)梯級(jí)水電站運(yùn)行模式日益復(fù)雜、傳統(tǒng)的單一目標(biāo)函數(shù)無(wú)法滿足梯級(jí)內(nèi)部差異化運(yùn)行要求的現(xiàn)象,從長(zhǎng)期運(yùn)行梯級(jí)總能量的角度出發(fā),將發(fā)電效益劃分為本調(diào)度期的既得效益-產(chǎn)能以及未來(lái)效益-蓄能,進(jìn)而提出了梯級(jí)產(chǎn)蓄能最大通用性目標(biāo)函數(shù),并將該目標(biāo)函數(shù)應(yīng)用于復(fù)雜的混合運(yùn)行模式,構(gòu)建了梯級(jí)水電站短期優(yōu)化調(diào)度耦合模型,通過(guò)實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證了目標(biāo)函數(shù)以及耦合模型合理性、可行性。(3)梯級(jí)水電站短期優(yōu)化調(diào)度精準(zhǔn)化方案制定方法研究。為了滿足梯級(jí)水電站實(shí)際生產(chǎn)對(duì)精準(zhǔn)優(yōu)化調(diào)度方案的需求,從優(yōu)化調(diào)度模型準(zhǔn)確構(gòu)建與精確求解兩方面展開(kāi)了深入研究。在模型構(gòu)建環(huán)節(jié),計(jì)及水流滯時(shí)對(duì)目標(biāo)函數(shù)的影響,建立了考慮后效性影響的梯級(jí)水電站短期優(yōu)化調(diào)度耦合模型;在模型求解環(huán)節(jié),綜合考慮水流滯時(shí)與尾水位變化對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響,采用反向傳播(Back Propagation,BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)復(fù)雜后效性變量即下庫(kù)入庫(kù)流量與上庫(kù)尾水位進(jìn)行了精確計(jì)算,進(jìn)而對(duì)梯級(jí)水庫(kù)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行了精確模擬,同時(shí)又考慮廠內(nèi)機(jī)組負(fù)荷分配以及啟停機(jī)耗水等對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響,提出了逐步優(yōu)化算法-動(dòng)態(tài)規(guī)劃法(Progressive Optimality Algorithm-Dynamic Programming,POA-DP)對(duì)模型進(jìn)行廠間-廠內(nèi)一體化求解;最后將上述兩者結(jié)合,通過(guò)實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證了所提精準(zhǔn)優(yōu)化調(diào)度方案制定方法的實(shí)用性、優(yōu)越性。(4)考慮不確定性影響的優(yōu)化調(diào)度方案制定與實(shí)施方法研究。為避免水庫(kù)來(lái)流與水電站負(fù)荷不確定性對(duì)梯級(jí)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)的不利影響,首先采用事后評(píng)價(jià)方法對(duì)優(yōu)化調(diào)度方案的三種實(shí)施模式進(jìn)行了評(píng)價(jià)及優(yōu)選;在實(shí)施模式優(yōu)選的基礎(chǔ)上,提取常規(guī)調(diào)度與優(yōu)化調(diào)度各自的優(yōu)點(diǎn),借鑒調(diào)度規(guī)則中警戒水位的概念對(duì)優(yōu)化調(diào)度方案的制定與實(shí)施進(jìn)行了改進(jìn);最后通過(guò)對(duì)不同運(yùn)行工況下梯級(jí)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)、效益分析驗(yàn)證了所提優(yōu)化調(diào)度方案制定、實(shí)施方法的實(shí)用性。(5)利用預(yù)報(bào)信息的水庫(kù)警戒水位自適應(yīng)計(jì)算方法研究。針對(duì)小漩警戒水位采用主觀方法計(jì)算時(shí)缺乏科學(xué)依據(jù)進(jìn)而無(wú)法保證梯級(jí)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的不足,重點(diǎn)圍繞小漩警戒水位客觀計(jì)算方法展開(kāi)研究。首先對(duì)小漩上警戒水位與汛限水位、下警戒水位與旱限水位的相似性進(jìn)行了系統(tǒng)分析,并借鑒汛、旱限水位計(jì)算方法以及分期計(jì)算原理,利用潘口日發(fā)電量預(yù)報(bào)信息對(duì)小漩警戒水位進(jìn)行了分級(jí)計(jì)算;為進(jìn)一步提高梯級(jí)水電站的發(fā)電效益,在分級(jí)計(jì)算的基礎(chǔ)上利用潘口日負(fù)荷過(guò)程預(yù)報(bào)信息,對(duì)小漩上警戒水位進(jìn)行了自適應(yīng)計(jì)算;最后通過(guò)實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證了所提自適應(yīng)計(jì)算方法的可行性、優(yōu)越性。
【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(lèi)號(hào)】：TV737
【圖文】：

論中的一種方法，其結(jié)合了寬度優(yōu)先搜索算法、最短路徑算法等眾多經(jīng)典算法，主逡逑要研究網(wǎng)絡(luò)上的最優(yōu)化問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)流規(guī)劃法將實(shí)際問(wèn)題通過(guò)節(jié)點(diǎn)與弧來(lái)表示，而節(jié)逡逑點(diǎn)與弧相互連接則形成了網(wǎng)絡(luò)流，其示意圖如圖１－３所示。１９５５年，Ｈａｒｒｉｓ首次提逡逑出了在給定的鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)上尋求兩點(diǎn)間最大運(yùn)輸量的問(wèn)題；１９５６年，Ｆｏｒｄ與逡逑Ｆｕｌｋｅｒｓｏｎ等Ｗ指出最大流的流值等于最小割的容量，并根據(jù)這一原理提出了最大流逡逑的求解方法，進(jìn)而建立了網(wǎng)絡(luò)流理論；后來(lái)又有人對(duì)上述理論、方法加以改進(jìn)，使逡逑其更加完善。逡逑／邋＼５逡逑￣逡逑圖１－３網(wǎng)絡(luò)流規(guī)劃法示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｎｅｔｗｏｒｋ邋ｆｌｏｗ邋ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ逡逑采用網(wǎng)絡(luò)流規(guī)劃法求解水庫(kù)水電站優(yōu)化調(diào)度模型時(shí)，水庫(kù)水電站可用網(wǎng)絡(luò)流中逡逑的節(jié)點(diǎn)來(lái)表示，而目標(biāo)函數(shù)、約束條件等則通過(guò)構(gòu)建相應(yīng)的弧來(lái)表示。２０世紀(jì)８０逡逑年代開(kāi)始，網(wǎng)絡(luò)流規(guī)劃法逐漸被應(yīng)用于水庫(kù)水電站調(diào)度領(lǐng)域。１９８１年，Ｒ0Ｓｅｍｈａｌ［８７］逡逑針對(duì)梯級(jí)水電站發(fā)電收入最大模型，提出了一種非線性網(wǎng)絡(luò)流規(guī)劃法進(jìn)行模型求解，逡逑得到了良好的結(jié)果；１９８２年

華北電力大學(xué)博士學(xué)位論文逡逑２０１５年，吳昊等｜ｍ３１建立了梯級(jí)水庫(kù)群優(yōu)化調(diào)度二級(jí)遞階模型，并結(jié)合大系統(tǒng)分解逡逑協(xié)調(diào)算法以及計(jì)算機(jī)并行技術(shù)對(duì)模型進(jìn)行了求解，通過(guò)李仙江梯級(jí)實(shí)例計(jì)算驗(yàn)證了逡逑算法的實(shí)用性。逡逑（５）動(dòng)態(tài)規(guī)劃（Ｄｙｎａｍｉｃ邋Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，邋ＤＰ）及其改進(jìn)算法。動(dòng)態(tài)規(guī)劃作為運(yùn)逡逑籌學(xué)的一個(gè)分支，主要用于求解多階段優(yōu)化問(wèn)題。２０世紀(jì)５０年代初，Ｂｅｌｌｍａｎ１１０４１逡逑在研究該類(lèi)問(wèn)題時(shí)，提出了著名的最優(yōu)化原理（把一個(gè)多階段問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一系列單逡逑階段問(wèn)題，通過(guò)逐個(gè)求解單階段問(wèn)題得到原問(wèn)題的全局最優(yōu)解），進(jìn)而提出了動(dòng)態(tài)逡逑規(guī)劃算法，其示意圖如圖１－５所示。動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法能夠有效處理階段性、非線性問(wèn)逡逑題，對(duì)目標(biāo)函數(shù)、約束條件的要求較低，并且在理論上具有全局收斂性，因此其成逡逑為求解多階段優(yōu)化問(wèn)題的經(jīng)典算法，在各領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。逡逑

堵河位于陜西省、湖北省，全長(zhǎng)３５４ｋｍ，流域面積１２５０２ｋｍ２，是漢江中上游南逡逑岸的一級(jí)支流。潘口、小漩梯級(jí)水庫(kù)水電站位于堵河上游湖北省境內(nèi)，其地理位置逡逑如圖２－２所示，基本參數(shù)如表２－１所示。由該表可知，潘口、小漩梯級(jí)在實(shí)際運(yùn)行逡逑過(guò)程中并非屬于“以電定水”模式，但本節(jié)只對(duì)“以電定水”模式下的優(yōu)化調(diào)度目逡逑標(biāo)函數(shù)進(jìn)行理論研究，故仍選取該梯級(jí)進(jìn)行實(shí)例計(jì)算。逡逑表２－１梯級(jí)水庫(kù)水電站基本參數(shù)逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－１邋Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃａｓｃａｄｅ邋ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ邋ａｎｄ邋ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ邋ｓｔａｔｉｏｎｓ逡逑參數(shù)邐潘口邐小漩逡逑正常蓄水位／ｍ邐３５５邐２６４逡逑死水位／ｍ邐３３０邐２６１．３逡逑調(diào)節(jié)庫(kù)容／億ｍ３邐１邋１．２邐０．０６７８逡逑調(diào)節(jié)能力邐年調(diào)節(jié)邐日調(diào)節(jié)逡逑裝機(jī)容量／ＭＷ邐５００邐５０逡逑運(yùn)行模式邐“以電定水”邐“以水定電”逡逑圖２－２梯級(jí)水庫(kù)水電站地理位置逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃａｓｃａｄｅ邋ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ邋

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2786837