梯级水电站发电优化调度模型与算法分析与软件实现

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1、三峡大学全日制硕士学位论文1绪论1.1选题的依据随着社会经济的飞速发展，一方面能源需求增长迅速，我国能源短缺与分布不均的弊端越来越明显，水能资源在能源需求中的地位越来越突出，大力发展水电成为我国近年来的基本国策；另一方面近年全国空气污染有进一步加重趋势，各大城市空气污染指数一直居高不下，最近的研究表明，严重雾霾污染的最重要的原因归结于我国能源结构中煤炭的比重过高，而水电是一种可再生的清洁能源，具有环保的突出优势，并且水电具有运行成本比较低、调峰调频能力比较强、机组的启停较火电机组灵活等特点。无论从能

2、源需求还是水电自身优势出发，水电必将是并将长期是我国能源开发的首选。我国水能资源储量丰富，居世界首位，据有关资料，我国的水能资源理论储量为6.76亿kW；技术上可开发的装机容量达到3.78亿kW,年均可发电量为1.9万亿kW·h,预计2015年装机容量将要达到2.9亿kW,水电仍然有较大的开发潜力，目前我国已经建成或正在开发长江、乌江、雅砻江、黄河中游等12大水电基地。水电的快速发展使得水电在电力系统的地位越来越突出，电网系统对水电站的运行的基本[1-4]要求主要包含两点：（1）满足电力系统的电力平

3、衡，即水电站必须保证完成电力系统所分配的电能生产任务，这是电力系统对水电站运行的最基本的也是最重要的要求；需要说明的是，这里所说的电力平衡主要包括以下几个方面：a.任何时刻各个水电站能够投入的容量总和必须大于或等于该时刻的系统负荷，即工作容量平衡。b.任何时段内水电站的发电量与其他电站的发电量之和等于电力系统用户所需要的电量，即电力平衡。满足了系统工作容量的条件并不一定就同时满足系统电能的平衡条件，这可能由于火电厂燃料不足或水电站水量不足，也可能由于运行调度中发生了错误，这主要是由于从目前技术来看，

4、电能不可能大量储存，需要发供用瞬间同步进行。c.要求任何时刻水电站所能发出的无功功率与其它电站或无功功率补偿装置所能生产的无功功率之和能满足系统用户对无功功率的需要，即无功功率平衡。为了满足无功功率平衡条件，水电站水轮发电机组有功功率有时可以小于其额定值。而增加无功功率，有时也可利用机组作调相机运行专门生产无功功率。以上三种平衡条件是保证电力系统正常工作的最基本条件。此外，为了提高系统供电的可靠性，任何时刻系统中还必须具有一定的备用容量，备用容量包括负荷1万方数据三峡大学全日制硕士学位论文备用容量、

5、事故备用容量、检修备用容量等，备用容量亦需要保持平衡，这里不一一阐述。（2）保证电力系统供电的经济性。保证电力系统供电经济性是电力系统对水电站的另一项基本要求。满足上述电力平衡条件就是保证了供电的可靠性和电能质量，而就满足电力平衡的条件来说，可以有无限多的运行方案来保证电力系统的正常供电，但各种方案的经济性是大不相同的。因此在其中选择出最经济、最合理的方案是保证电力系统供电的经济性要研究的问题。由于系统中的水电站具有灵活性，因而选择水电站的最优运行方式就成了选择系统运行方式的主要内容之一。另一方面，

6、对于运行调度人员来说，这种灵活性使他们有较大的活动余地，依靠他们正确的选择制定和实现水电站以及电力系统的最优运行方式，而获得巨大的经济效益。水电站在维持电网的电力平衡方面发挥了举足轻重的作用。我国正逐步形成由一个或者多个调节性能较好的水电站组成梯级电站群联合运行调度的局面，以往以单一电站或一库多级式的梯级水电站为研究对象的水电站运行调度理论显然已经不能解决多维梯级水电站群联调中的问题。梯级电站联合运行调度的形成以及电力市场化改革的深入，不仅给发电企业带来发展和变革的机遇，而且对电力生产过程的梯级水电

7、站运行的安全性、梯级电站联合运行调度的研究等提出更高的要求和更高的挑战。（1）随着梯级电站数目的逐渐增多，水电站群高维联合调度的模型越来越复杂，优化求解也越来越困难。梯级中包含水电站数的增多及原始信息的随机性和不确定性，使梯级电站联合调度变得十分复杂和困难，不但需要建立多个水电站的联合调度模型，还需要寻找能同时兼顾计算时间、计算精度的优化求解模型的方法。另外，必须要考虑到因某些影响因素的不确定性而带来的运行风险等，这就对梯级电站群的调度提出了新的要求和挑战。（2）调度的约束条件更加复杂。梯级电站群联

8、合调度，不但需要考虑各水电站的库容、水位、出力、流量等约束条件，而且要考虑各水电站间的水力和电力的联系、水电站间的水能补偿和协调的能力等，使得梯级水电站群联合调度的约束比单一的水电站更加复杂。（3）梯级水电站的调度实时性大幅增强，发电调度决策支持系统至关重要。随着梯级水电站的装机规模和单机容量不断增大，水电在电力系统中的作用越来越突出，水电的运行与调度关系到电网的运行安全。用电侧的电能需求的变幻莫测，来水条件的随机多变，使得水电站的调度过程将是“决策-实施-修正-再决