水火电系统中长期非线性调度模型及方法研究

发布时间：2020-11-20 06:11

　　 最近20多年是中国电力及水电大发展时期,我国在西南地区已经建成了以干流梯级为骨干电源的水火电系统。这些系统的特点是水电装机规模大、占比高,干流梯级及多年调节水电站对流域梯级及电网调度运行有非常重要的影响。因此,如何合理制定多年调节水电站、干流梯级水电站群的调度运行方式,进而科学优化全网的调度运行方式就显得尤为重要。本文结合云南电网调度运行实际,针对电网调度运行中面临的多年调节水电站水位控制、梯级水电站群调度优化求解、电网水火协调优化等三个关键问题开展了研究,目的在于构建全新问题解决新途径,主要创新成果如下:(1)提出了多年调节水电站年末蓄能控制对冲规则方法。多年调节水电站年际和年内的水位控制直接关系到电网长期安全经济运行,传统方法一般多关注多年调节水电站的总发电量,而对于如何协调多年调节水电站的年内和年际库容分配缺乏深入细致的研究。本文借鉴经济学中的对冲原理,构建了兼顾年内发电量和年末蓄能的多年调节水电站效益-损失对冲模型,假定模型中的年来水量服从皮尔逊Ⅲ型概率分布,应用相关解集法将年来水量分解为月径流序列,采用非线性规划求得了对冲规则。与常规调度规则的对比分析表明,对冲规则可以有效减少多年调节水电站在缺水条件下的效益损失,为多年调节水电站年末蓄能控制运行提供了全新的求解思路和途径。(2)提出了干流梯级水电站群非线性全局优化方法。西南干流梯级水电站群容量大、级数多,系统水力、电力时空高度耦合,给优化调度求解造成很大困难,为此,提出了梯级水电站群优化调度的新途径。所提方法以分支定界为框架,采用McCormick包络以及正切切割对非凸、非线性模型进行凸化、线性化,通过区间分析与约束传播缩减变量可行域以加速算法收敛。将该方法与经典非线性规划、多初始点非线性规划、动态规划与动态规划逐次逼近算法进行对比。结果表明非线性规划类方法在保证计算精度的同时显著提高了求解效率,为梯级水电站优化问题提供了一类高效可行的优化求解方法。(3)提出了省级电网大规模水火电系统多时空嵌套优化建模方法。我国西南地区已经形成水电装机占比超过70%,总装机接近1亿kW的多个省级水火电系统,如何优化求解和处理不确定的径流、负荷变化影响,是全新挑战。为此,构建了大规模水火电系统中长期嵌套模型,将长期调度月末水位作为中期优化的边界条件,保证了中长期调度运行的一致性,提出“模型优化-调度决策-滚动修正”方式实现了多个时间尺度的水火电协调。将所提方法的应用效果与历史实际观测数据进行了对比,结果表明所提方法可以有效减少水火电系统的煤耗量以及排放量,为调度管理省级电网大规模水火电系统提供了一种切实可行的建模、调度管理方法。最后,对全文的工作以及创新点进行了总结,针对现有研究的不足,对未来研究进行了展望。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM73
【部分图文】：

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１．１研究背景和意义??我国电源结构主要是以水、火电为主，火电和水电分别为我国第一和第二大电源（如??图１．１，图１．２）。经过改革开放４０多年的快速发展，我国在西南和中部地区形成了水??电占比较大的省级电网，特别是四川和云南，水电装机容量分别达到了?７，７１４万ｋＷ和??６，２８１万ｋＷ，分别占全省装机容量的７９．４％和７０．１％［１］，紧随世界水电排名第４的加拿??大８，０９９万ｋＷ规模，超过了排名第５日本４，９９１万ｋＷ规模，如何运行和管理水电占??比巨大的省级电网水火问题是全新挑战。??１，２００?－??１：１??Ｉ?■??Ｈ?■?＿?＿?１９．２％??〇?■?■?■?ｍｉ??火电?水电?风电?光伏?核电?＊火电＝水电，风电光伏核电??（ａ）电源装机容量?（ｂ）电源装机比例??图１．１中国电源结构（２０１７年装机容量）??Ｆｉｇ．?１．１?Ｐｏｗｅｒ?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ?（ｉｎｓｔａｌｌｅｄ?ｃａｐａｃｉｔｙ?ｏｆ?ｙｅａｒ?２０１７）??５０，０００?］??ｉｌｌ?：??〇?一?＿?ｍ????火电?水电?风电?光伏?核电?？火电－水电风电光伏？核电??（ａ）电源发电量?（ｂ）电源发电比例?
【参考文献】

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本文编号：2891067