本文關(guān)鍵詞：考慮洪災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)的水火電分布魯棒優(yōu)化調(diào)度

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【摘要】：隨著能源短缺問題加劇以及電力體制改革深化,實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的必然選擇是優(yōu)先和大力發(fā)展水電。由于梯級(jí)水庫(kù)水電站優(yōu)化調(diào)度經(jīng)濟(jì)效益顯著,一直受到廣泛關(guān)注。但是近些年,洪水災(zāi)害呈現(xiàn)強(qiáng)度增大、頻次增多、損失加重的趨勢(shì)。大范圍的強(qiáng)降雨使得梯級(jí)水庫(kù)的極端來(lái)水量突變,給水火電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn),嚴(yán)重干擾了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此,研究考慮梯級(jí)水庫(kù)洪災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)的水火電調(diào)度問題具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和理論價(jià)值。本文首先對(duì)梯級(jí)水庫(kù)溢洪道安全裕度進(jìn)行分析,構(gòu)建基于梯級(jí)水庫(kù)防洪安全約束的水火電調(diào)度模型。然而,模型中沒有體現(xiàn)梯級(jí)水庫(kù)極端來(lái)水量對(duì)調(diào)度的影響,為此,利用極值理論(Peak Over Threshold,POT)模型,構(gòu)建洪災(zāi)下單水庫(kù)極端來(lái)水量的廣義帕累托分布(Generalized Pareto Distribution,GPD),并借助Copula連接函數(shù)構(gòu)建梯級(jí)水庫(kù)極端來(lái)水量的聯(lián)合概率分布�；跅l件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值(Conditions Value at Risk,CVaR)對(duì)溢洪道安全裕度尾部概率的良好刻畫,提出了梯級(jí)水庫(kù)防洪安全條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值約束,進(jìn)而建立起電力系統(tǒng)隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度模型。然后,借助Rockafeller和Uryasey理論處理CVaR約束的計(jì)算問題,針對(duì)處理后的CVaR約束出現(xiàn)的多維積分問題,使用抽樣平均近似法,將其等價(jià)轉(zhuǎn)換成非光滑的不等式約束,并以罰函數(shù)形式加入到優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)中,進(jìn)行光滑化處理。采用非線性原-對(duì)偶內(nèi)點(diǎn)法對(duì)光滑的水火電系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度問題進(jìn)行有效求解。最后,以IEEE 14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例,定量分析了防洪安全風(fēng)險(xiǎn)置信水平、蒙特卡洛抽樣次數(shù)對(duì)優(yōu)化調(diào)度結(jié)果的影響,結(jié)果表明,Copula函數(shù)較好刻畫梯級(jí)水庫(kù)極端來(lái)水量的聯(lián)合概率分布,有效提高了梯級(jí)水庫(kù)防洪安全和水火電系統(tǒng)的發(fā)電效率,基于CVaR刻畫概率分布尾部風(fēng)險(xiǎn)的優(yōu)良特性,條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值理論能夠很好的刻畫梯級(jí)水庫(kù)防洪安全風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)梯級(jí)水庫(kù)極端來(lái)水量分布函數(shù)無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)的問題,基于梯級(jí)水庫(kù)極端來(lái)水量的矩(均值和協(xié)方差矩陣)不確定性,提出了最壞情況下梯級(jí)水庫(kù)防洪安全條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值約束,進(jìn)而建立了考慮洪災(zāi)損失風(fēng)險(xiǎn)的水火電分布魯棒優(yōu)化調(diào)度模型。該模型借助極端來(lái)水量歷史數(shù)據(jù)的均值和協(xié)方差矩陣,構(gòu)建出極端來(lái)水量的矩不確定集合,克服了隨機(jī)量在區(qū)間內(nèi)變化的線性魯棒優(yōu)化過于保守的問題。然后,通過拉格朗日對(duì)偶理論將分布魯棒優(yōu)化調(diào)度模型轉(zhuǎn)化為半定規(guī)劃(Semi-definite Programming,SDP)問題,采用內(nèi)點(diǎn)法進(jìn)行求解。最后,以IEEE 14節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例,定量分析了極端來(lái)水量的矩不確定參數(shù)、防洪置信水平對(duì)系統(tǒng)總成本、上下游發(fā)電流量和泄洪流量的影響。結(jié)果表明,矩不確定集合參數(shù)的變化刻畫了極端來(lái)水量概率分布的波動(dòng)信息,更貼近實(shí)際情況。考慮最壞情況下梯級(jí)水庫(kù)防洪安全條件風(fēng)險(xiǎn),在確保梯級(jí)水庫(kù)防洪安全的同時(shí),提高了水火電系統(tǒng)的發(fā)電效率。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM73

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