流域梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度輔助決策系統(tǒng)研究(I)

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1、YIIIlllilll,rlf,5"fl／13l{llfilllllJll8l／lI,J7,：'lll／lSl,'illll流域梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度輔助決策系統(tǒng)研究tudyonUnitedOptimalOperationAidDecisionSystemforCascadeHydropowerPlants博士學(xué)1立論文一級學(xué)科筐堡型堂皇工程學(xué)科專業(yè)工程籃堡研究生鮭炷指導(dǎo)教師釷登堡教援天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二oo七年十二月第一章緒論1．I研究背景及意義梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度是指在對梯級水電站運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施集中、全面和實(shí)時(shí)監(jiān)控的基礎(chǔ)上，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)

2、，以及優(yōu)化控制理論方法，科學(xué)合理地制定發(fā)電計(jì)劃，在最大限度提高水電系統(tǒng)安全可靠性的同時(shí)，降低發(fā)電運(yùn)行成本，提高水電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。一般來說，水電企業(yè)經(jīng)營狀況與發(fā)電量有著直接的關(guān)系，調(diào)度方法的優(yōu)劣將直接影響其發(fā)電量和效益。企業(yè)管理的核心是經(jīng)營，重點(diǎn)是決策n1。只有正確地制定調(diào)度決策方案，合理地組織發(fā)電計(jì)劃，并根據(jù)水庫來水變化、電網(wǎng)要求以及水庫水位狀況，不斷地分析比較、修改原有方案，才能使電站運(yùn)行始終處于最優(yōu)或較優(yōu)狀態(tài)。在決策過程中，除了需憑借專業(yè)調(diào)度人員的經(jīng)驗(yàn)外，還要綜合運(yùn)用現(xiàn)代管理科學(xué)理論，將決策過程中的定量計(jì)算與定性分析相結(jié)合口1。因

3、此，為了能夠更好地發(fā)揮水電站的作用，國內(nèi)外許多專家學(xué)者經(jīng)過多年的研究與實(shí)踐，已形成了一套針對梯級水電站優(yōu)化調(diào)度決策問題行之有效的解決方法，特別是近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得梯級水電站調(diào)度人員運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件生成調(diào)度決策方案的理想成為了現(xiàn)實(shí)。國外發(fā)達(dá)國家自上世紀(jì)70年代起就對水電系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助調(diào)度進(jìn)行了研究和探索，美國、瑞士、英國等國家已基本實(shí)現(xiàn)了水電站計(jì)算機(jī)優(yōu)化調(diào)度管理，例如美國加利福尼亞中心流域工程優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)(CVP)和田納西流域機(jī)構(gòu)水資源優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)(HYDROSIM)等，這些研究成果的應(yīng)用，使得水電系統(tǒng)的調(diào)度決策具有科學(xué)依

4、據(jù)，提高了水電站的科學(xué)運(yùn)行管理水平，同時(shí)也為水電企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益∞1。國內(nèi)一些科研單位也相繼開發(fā)出了多個(gè)水電站優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，但是并未成熟和完善，理論和應(yīng)用之間尚存在一定的差距。主要存在的問題有：(1)區(qū)域來流量預(yù)測精度較低。以往該方面存在的主要問題：一是流域徑流季節(jié)性變化影響因素較多，按照單純的時(shí)間序列法不能滿足流域徑流規(guī)律存在的時(shí)空變異性要求；二是徑流原始數(shù)據(jù)來自于監(jiān)測系統(tǒng)，由于傳感設(shè)備或通訊設(shè)備的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，造成了原始數(shù)據(jù)樣本存在偏差。因此，能否提高區(qū)域來流量的預(yù)測精度是水電站調(diào)度決策結(jié)果優(yōu)劣的關(guān)鍵。第一章緒論(2)由于先前計(jì)

5、算機(jī)技術(shù)水平較低，計(jì)算時(shí)間較長，往往會(huì)導(dǎo)致在線調(diào)度無法實(shí)現(xiàn)，因此系統(tǒng)大多是建立在單一調(diào)度模型基礎(chǔ)上，這樣無論在計(jì)算精度、可信度方面，還是在對實(shí)際調(diào)度工況發(fā)生變化的適應(yīng)性方面，都不能滿足實(shí)際調(diào)度決策的可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性要求。(3)以往系統(tǒng)中考慮的優(yōu)化目標(biāo)一般只有企業(yè)發(fā)電效益一項(xiàng)。然而，水電系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)度應(yīng)該是一個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化問題，尤其是廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題，已經(jīng)成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)H1，因此研究水電站調(diào)度輔助決策系統(tǒng)需將發(fā)電過程所消耗的能量大小也納入到制定決策方案的考慮之中。因此，研制技術(shù)先進(jìn)、功能完善的梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度輔助決策系統(tǒng)，幫助調(diào)度人員

6、通過與系統(tǒng)軟件直接交互使用數(shù)據(jù)和分析模型解決調(diào)度決策問題哺1，使調(diào)度人員能夠盡可能精確地對調(diào)度方案進(jìn)行仿真和模型化，并允許試驗(yàn)不同的假設(shè)與修改調(diào)度方案，最終達(dá)到改善水電運(yùn)營管理人員的工作方式，提高他們的工作效率、行為水平和實(shí)施決策時(shí)對信息需求的目標(biāo)。本論文針對我國西南某流域梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度生產(chǎn)的實(shí)際需求，研制開發(fā)出了實(shí)用性強(qiáng)、操作簡便的梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度輔助決策系統(tǒng)。對解決該流域水資源合理利用問題、促進(jìn)水電站優(yōu)化調(diào)度與生產(chǎn)實(shí)際的緊密結(jié)合，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。1．2梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度基本理論梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度是指合理地安

7、排水電站的發(fā)電計(jì)劃，最優(yōu)地利用水力資源，使水電企業(yè)取得最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。(1)調(diào)度周期的劃分梯級水電站在電力系統(tǒng)運(yùn)行中的調(diào)度周期，通常按照工作時(shí)間的長短劃分為三種不同的運(yùn)行方式【副，分別是：長期運(yùn)行方式、短期運(yùn)行方式和廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。三者相互依從和制約，構(gòu)成水電系統(tǒng)科學(xué)的整體關(guān)系。如圖1-1所示。}氈站發(fā)}氈緩優(yōu)負(fù)舒l冬l短甥靛電耗水篼毳嘲睜蔓}；L燃特性負(fù)髓翻線也翦}≥住蠡l防}≥惶水文特性

8、乜列l(wèi)々t嘻警均籍，捧K端騎4嘩瘩文鑄櫛約求象佟圖l-1水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式2鐫定蓬墓第一章緒論長期調(diào)度是指對于具有年調(diào)節(jié)性能的水庫，首先要安排調(diào)

9、度年度內(nèi)供水、蓄水情況和運(yùn)行方式。具體內(nèi)容是以水電廠水庫調(diào)度為中心，包括電力系統(tǒng)的長期電力電量平衡、設(shè)備檢修計(jì)劃的安排、備用方式的確定、