金沙江下游梯級(jí)水電站精細(xì)化調(diào)度與決策支持系統(tǒng)集成.pdf

1、隨著我國水電能源的持續(xù)開發(fā)建設(shè)，流域水電站群已頗具規(guī)模，西電東送、全國混合電網(wǎng)互聯(lián)和流域水資源統(tǒng)一調(diào)度格局初步形成，我國水電事業(yè)已逐步從工程建設(shè)階段轉(zhuǎn)移到運(yùn)行管理階段。新形勢下，開展梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度研究，探求水能資源的精細(xì)化管理方法，充分挖掘梯級(jí)水電站聯(lián)合調(diào)度的綜合效益，是實(shí)現(xiàn)水能資源高效開發(fā)利用的關(guān)鍵。梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度受水文氣象、水電站安全穩(wěn)定運(yùn)行控制、區(qū)域綜合用水需求、電網(wǎng)調(diào)度等綜合因素影響，且梯級(jí)水電站間水力、電力關(guān)系

2、密切，水電站的水能—電能轉(zhuǎn)換關(guān)系復(fù)雜，是一類多維、非凸的復(fù)雜非線性約束優(yōu)化問題，其建模求解一直是水資源管理研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問題。本文圍繞梯級(jí)水電站聯(lián)合精細(xì)化調(diào)度存在的若干關(guān)鍵問題，以水電能源學(xué)、智能優(yōu)化、系統(tǒng)工程等理論與方法為指導(dǎo)，研究了梯級(jí)水電站精細(xì)化發(fā)電調(diào)度建模理論與方法，取得了一些有意義的理論成果，并將部分成果集成部署為金沙江調(diào)控中心的決策支持平臺(tái)——“金沙江梯級(jí)水調(diào)管控一體化平臺(tái)”，為金沙江下游梯級(jí)水電站開展實(shí)際生產(chǎn)調(diào)度提供

3、理論依據(jù)和決策支持。論文的主要內(nèi)容和創(chuàng)新成果如下：
　?。?）為滿足梯級(jí)水電站實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行對(duì)精細(xì)化調(diào)度模型的需求，研究工作提出了一種梯級(jí)水電站精細(xì)化發(fā)電調(diào)度建模方法。以金沙江下游梯級(jí)水電站為研究對(duì)象，運(yùn)用理論推導(dǎo)和統(tǒng)計(jì)分析并用的方法探究了調(diào)度模型時(shí)間尺度對(duì)調(diào)度模型準(zhǔn)確度的影響規(guī)律，并據(jù)此提出了梯級(jí)水電站發(fā)電調(diào)度問題的多尺度建模方法，同時(shí)，充分考慮水電站水頭、流量和日運(yùn)行方式等對(duì)水電站水電能轉(zhuǎn)換效率的影響，提出了中長期調(diào)度的精細(xì)化水

4、能計(jì)算方法，進(jìn)而構(gòu)建了梯級(jí)水電站精細(xì)化發(fā)電調(diào)度模型。研究結(jié)果表明，所建模型能夠較為準(zhǔn)確的反映水電站的水電能轉(zhuǎn)換關(guān)系和水電站調(diào)蓄過程等實(shí)際工況，可為金沙江下游梯級(jí)水電站開展優(yōu)化調(diào)度提供準(zhǔn)確、實(shí)用的調(diào)度模型。
　　（2）以梯級(jí)水電站兩階段優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)特性分析為切入點(diǎn)，推求了兩階段優(yōu)化問題的單調(diào)原理及其存在條件，并據(jù)此提出了基于單調(diào)原理的調(diào)度方案快速調(diào)整策略；同時(shí)，提出了一種多種群連續(xù)域蟻群算法，通過引入多種群策略和高斯概率選擇策略，

5、有效提高了算法的搜索性能，并運(yùn)用提出的正逆序回溯約束處理策略處理模型的復(fù)雜耦合約束，結(jié)合前述調(diào)度方案快速調(diào)整策略提高算法的局部搜索能力。模擬結(jié)果表明，所提方法收斂速度快、魯棒性強(qiáng)，優(yōu)化結(jié)果較目前廣泛應(yīng)用的求解方法更接近全局最優(yōu)解，是一種高效的梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型求解方法。
　?。?）以金沙江下游梯級(jí)水電站枯水期的實(shí)際工程調(diào)度需求為出發(fā)點(diǎn)，提出了梯級(jí)水電站枯水期聯(lián)合調(diào)度規(guī)則的制定方法。研究工作分析了金沙江下游枯水期徑流的年際和

6、期內(nèi)分布特性，并依據(jù)兩階段優(yōu)化問題的單調(diào)原理，推求了可確定梯級(jí)水電站枯水期消落運(yùn)行方式的消落判據(jù)，提出了基于消落判據(jù)的梯級(jí)水電站枯水期消落準(zhǔn)則制定方法，并在綜合分析理論調(diào)度規(guī)則和長系列徑流演算成果的基礎(chǔ)上，提煉了金沙江下游梯級(jí)水電站枯水期運(yùn)行方式和消落期聯(lián)合消落準(zhǔn)則。模擬結(jié)果表明，所制定的準(zhǔn)則在枯水期能充分發(fā)揮梯級(jí)水電站的補(bǔ)償效益，在消落期能較好的兼顧梯級(jí)水電站的水頭效益和水量效益，可為金沙下游梯級(jí)水電站枯水期開展實(shí)際運(yùn)行調(diào)度提供參考。

7、
　?。?）針對(duì)聯(lián)合調(diào)度決策支持系統(tǒng)的實(shí)際工程需求，提出了梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度決策支持系統(tǒng)的集成框架，開發(fā)了金沙江梯級(jí)水調(diào)管控一體化平臺(tái)。以研究工作的理論成果為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)了面向?qū)ο笫教菁?jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)類庫，提出了基于“MVVM框架下的表示層—面向服務(wù)式松耦合業(yè)務(wù)層—面向多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的通用數(shù)據(jù)層”三層模式的應(yīng)用軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架，通過該框架實(shí)現(xiàn)了表示層控件的圖庫表聯(lián)動(dòng)功能，水文預(yù)報(bào)、優(yōu)化調(diào)度等業(yè)務(wù)操作的松耦合集成和分布式