基于负荷分配的梯级水电站群优级化补偿调度研究

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1、大连理工大学硕士学位论文1绪论1．1研究背景及意义水电是一种可大规模开发的可再生清洁能源，在电网中具有机组启停方便、运行操作灵活、运行成本低廉等特点，担任系统的调峰、调频任务，保证电网的安全运行。水能资源开发可有效促进社会经济发展，同时可以改善能源消费结构，减轻煤炭、石油等化石能源引起的环境污染影响。因此，世界各国均选择优先开发水能资源，最大限度降低化石能源的消耗。我国是世界上水电资源最为丰富的国家，技术可开发总量为541640MW，年发电量为24740亿kW．h，但其分布极不均衡，西部地区水能资源占全国水

2、能资源的80％以上，特别是西南部的滇、川、藏、黔、渝五省区市的技术可开发容量占全国的67％，而东部十一个省市水能资源仅占6％。目前，我国已建成大中小型水电站4．5万多座，其中己投产的5万kW以上的大中型水电站400多座，30万kW以上的大型水电站85座，100万kW以上的水电站32座；在建和规划建设中的超过100万kW的水电站有115座，超过300万kW的有22座。近年来，许多流域开展了梯级水电站群联合优化调度，其带来的巨大经济效益促使我国水电开发模式由单站转变为梯级水电站群滚动开发。目前，我国已建成或正在

3、建设长江上游、乌江、南盘江红水河、澜沧江等十三大水电基地。其中，澜沧江干流中国境内规划按15级开发，总装机达到25276．9MW，具有规模大输送电范围广的特点。这些梯级水电站群的运行管理不仅直接关系到工程发电、供水、灌溉等经济效益的发挥，也关系到流域生态、环境等诸多重大问题，同时对电网的安全稳定运行影响也越来越大。对于多目标动态投产的梯级水电站群而言，制定调度规则面临了很大的挑战。随着新机组的投产，在不同的阶段调度规则应进行动态修正。目前，使用中的调度规则大多依靠经验或模拟研究。然而，梯级水电站群优化补偿调

4、度不仅要考虑水量平衡、各水库库容、发电流量、保证率等基本约束条件，还需考虑各水库调节性能及各水库问的水力联系等，使得梯级水电站群优化补偿调度的求解难度大大提高。求解规模庞大的梯级水电站群调度将面临目标选择、不确定因素影响加剧、约束处理、维数灾、理论与实践协调等一系列问题，有关它的求解方法无论在理论上还是实践中都是一个意义重大且具有挑战性的课题。为此，寻找合适的方法，建立实际需要的水电站群联合调度规则就显得尤为重要。基于负荷分配的梯级水电站群优化补偿调度研究由于我国丰富的水能资源时空分布不均，年内、年际变化大

5、，且水电系统内各水库调节能力差别较大，如何充分发挥各水库的特长进行径流、电力补偿，以满足水利系统用水及电力系统用电要求，这对于提高水电系统的经济效益有非常重大的意义。近几十年来，随着优化方法的引入，梯级补偿调度方面的研究取得了很大进展，无论是数学模型还是求解方法都取得了丰硕的成果。然而，现有的梯级优化补偿调度理论方法还远远不能满足大规模复杂水电系统的运行调度需求。因此，急需寻找通用性好、求解效率高的模型和算法，并以实际工程为背景，开展梯级水电站群优化补偿调度研究。我国现行的水库调度方式主要是保障经济社会发展

6、(防洪、发电、供水等)，生态环境方面考虑较少，很少专门为下游河流生态需水而下泄水量，致使坝下游河段生态系统健康受到严重威胁。因此，有必要对现有的水库调度方式进行调整，对水利工程的生态负效应进行有效补偿，这对于水资源可持续发展具有十分重要的意义。采用合理的水库调度方式，可弥补或减缓水利工程对生态环境造成的不利影响，并由此引出了水库“生态调度”概念，这也是生态水利发展的必然趋势。水库生态调度就是在实现防洪、发电、供水、灌溉等社会经济目标的前提下，兼顾河流生态系统需求，通过调整水库的运行调度方式，减轻、缓解生态环

7、境负面影响的调度方式。目前，国内外关于水库生态调度方面的研究仍处于起步阶段，还未形成完整的理论体系，研究侧重于宏观定性描述，缺乏微观定量的计算分析，但水利工程对河流生态环境的影响已成为不容回避的现实问题。研究并提出适合中国国情、兼顾生态的水库调度模型与方法，并以具体工程为实例研究，是保障社会经济与生态环境协调发展的有效途径，也是可持续发展理念的具体体现。本文以澜沧江梯级水电站群优化补偿调度问题为背景，针对水电优化调度中的难点及近年来出现的新问题进行建模，研究了梯级水电站群负荷优化分配的规则和方法；采用模拟优

8、化方法，考虑工程实际中的各种约束，研究了基于蓄能的梯级水电站群补偿调度问题和生态流量约束下梯级水电站群不完全补偿调度问题，为澜沧江梯级水电站群的安全合理、经济高效运行提供了有力的技术支撑，同时也对其他流域的运行管理有重大借鉴意义。1．2梯级水电站群优化调度国内外研究进展从系统分析角度来看，水电站群运行方式研究是一个随机、高维、非线性的数学规划问题，在考虑长系列径流资料影响的同时，需兼顾梯级各水库问的水力联系对决策