金沙江下游梯级水电站精细化调度与决策支持系统集成

发布时间：2018-02-23 07:00

  本文关键词： 金沙江下游 梯级水电站发电调度 精细化建模 单调性原理 多种群蚁群算法 消落控制 决策支持系统　出处：《华中科技大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着我国水电能源的持续开发建设,流域水电站群已颇具规模,西电东送、全国混合电网互联和流域水资源统一调度格局初步形成,我国水电事业已逐步从工程建设阶段转移到运行管理阶段。新形势下,开展梯级水电站联合优化调度研究,探求水能资源的精细化管理方法,充分挖掘梯级水电站联合调度的综合效益,是实现水能资源高效开发利用的关键。梯级水电站联合优化调度受水文气象、水电站安全稳定运行控制、区域综合用水需求、电网调度等综合因素影响,且梯级水电站间水力、电力关系密切,水电站的水能—电能转换关系复杂,是一类多维、非凸的复杂非线性约束优化问题,其建模求解一直是水资源管理研究领域的热点和难点问题。本文围绕梯级水电站联合精细化调度存在的若干关键问题,以水电能源学、智能优化、系统工程等理论与方法为指导,研究了梯级水电站精细化发电调度建模理论与方法,取得了一些有意义的理论成果,并将部分成果集成部署为金沙江调控中心的决策支持平台——“金沙江梯级水调管控一体化平台”,为金沙江下游梯级水电站开展实际生产调度提供理论依据和决策支持。论文的主要内容和创新成果如下：(1)为满足梯级水电站实际生产运行对精细化调度模型的需求,研究工作提出了一种梯级水电站精细化发电调度建模方法。以金沙江下游梯级水电站为研究对象，，运用理论推导和统计分析并用的方法探究了调度模型时间尺度对调度模型准确度的影响规律,并据此提出了梯级水电站发电调度问题的多尺度建模方法,同时,充分考虑水电站水头、流量和日运行方式等对水电站水电能转换效率的影响,提出了中长期调度的精细化水能计算方法,进而构建了梯级水电站精细化发电调度模型。研究结果表明,所建模型能够较为准确的反映水电站的水电能转换关系和水电站调蓄过程等实际工况,可为金沙江下游梯级水电站开展优化调度提供准确、实用的调度模型。(2)以梯级水电站两阶段优化问题的数学特性分析为切入点,推求了两阶段优化问题的单调原理及其存在条件,并据此提出了基于单调原理的调度方案快速调整策略;同时,提出了一种多种群连续域蚁群算法,通过引入多种群策略和高斯概率选择策略,有效提高了算法的搜索性能,并运用提出的正逆序回溯约束处理策略处理模型的复杂耦合约束,结合前述调度方案快速调整策略提高算法的局部搜索能力。模拟结果表明,所提方法收敛速度快、鲁棒性强,优化结果较目前广泛应用的求解方法更接近全局最优解,是一种高效的梯级水电站联合优化调度模型求解方法。(3)以金沙江下游梯级水电站枯水期的实际工程调度需求为出发点,提出了梯级水电站枯水期联合调度规则的制定方法。研究工作分析了金沙江下游枯水期径流的年际和期内分布特性,并依据两阶段优化问题的单调原理,推求了可确定梯级水电站枯水期消落运行方式的消落判据,提出了基于消落判据的梯级水电站枯水期消落准则制定方法,并在综合分析理论调度规则和长系列径流演算成果的基础上,提炼了金沙江下游梯级水电站枯水期运行方式和消落期联合消落准则。模拟结果表明,所制定的准则在枯水期能充分发挥梯级水电站的补偿效益,在消落期能较好的兼顾梯级水电站的水头效益和水量效益,可为金沙下游梯级水电站枯水期开展实际运行调度提供参考。(4)针对联合调度决策支持系统的实际工程需求,提出了梯级水电站联合优化调度决策支持系统的集成框架,开发了金沙江梯级水调管控一体化平台。以研究工作的理论成果为指导,设计了面向对象式梯级水电站联合优化调度系统类库,提出了基于‘'MWM框架下的表示层—面向服务式松耦合业务层—面向多源异构数据的通用数据层”三层模式的应用软件系统总体设计框架,通过该框架实现了表示层控件的图库表联动功能,水文预报、优化调度等业务操作的松耦合集成和分布式远程访问功能,多电厂、梯调中心等不同地理位置不同类型数据库的分布式数据存储功能；进而,在深入分析金沙江下游梯级水电站日常调度业务流程及相关功能需求的基础上,开发了具有自主知识产权和核心技术的金沙江梯级水调管控一体化平台。系统测试结果表明,所构建系统功能完备、人机交互性能好、安全性和稳定性均满足设计要求；实际工程应用效果表明,系统运行稳定可靠,满足金沙江流域梯级工程生产运行作业和管理要求。
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【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV737


本文编号：1526408