对于三里坪水电站发电优化调度研究

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1、规划设计东北水利水电2012年第12期[文章编号]1oo2—0624(2012)12—0010一O3三里坪水电站发电优化调度研究于茜1，高力书z，张云辉，胡宇丰(1．北京中水科水电科技开发有限公司，北京100038；2．湖北省电力公司，湖北武汉430077)[摘要]水电作为一种绿色无污染的可再生能源，其运行费用低，机组的启停灵活，且调峰能力强。已成为能源开发的首选。水电站发电优化调度方法研究是一个典型的多维多目标多阶段非线性动态规划问题。本文进一步研究了水库调度的理论与机理，将基于GAMS／DICOPT的非线性规划算法和动态规划算法得到的发电效益在南河三里坪水电站进行了比较，研究表明

2、，基于GAMS／DICOPT的非线性规划算法优化能力更优，且程序调试灵活易用，是求解大型复杂优化问题的好方法，，可以为科学合理的调度决策提供技术支撑。[关键词]非线性优化；动态规划；水电站优化调度；三里坪水电站[中图分类号】TV741【文献标识码]AO引言库。夏汛(6月21曰一8月20日1汛限水位为403m，秋汛(8月21日一9月30日)汛限水位为412随着我国经济的快速发展，能源的消耗也持续m。电站装机容量2x3．5万kW，设计年发电量208增加，导致了能源短缺以及环境污染不断加剧。水亿kW·h，保证出力1．24万kW，年可利用发电时电作为一种绿色无污染的可再生能源，其运行费用间2

3、620h。三里坪水利水电枢纽工程大坝主体混低，机组的启停灵活，且调峰能力强，已成为能源开凝土施工于2008年5月全面启动，2011年3月发的首选，水电在电网中的作用也日益凸显【1】。蓄水，8月投产发电。水电站发电优化调度方法研究是一个典型的多维多目标多阶段非线性动态规划问题，巨大的2水电站中长期优化调度模型经济效益使得求解该问题出现了众多方法【H】，且2．1模型构建一直成为众多专家学者的研究热点。本文将进一在满足各种约束的前提下，为保证完成电力步研究水库调度的理论与机理，将基于GAMS／系统要求的各时段发电量(或负荷)的要求，尽量DICOPT的非线性规划算法和动态规划算法得到减少弃水

4、，以水库最小出力最大和发电量最大为的发电效益在南河三里坪水电站进行比较及对比目标作为研究应用的优化准则，建立目标函数为：分析，为科学合理的调度决策提供技术支撑。rObl：E=ma)(N(t)·AtVt∈T1电站概况i=IOb2：maxF=mirdV~，。三里坪水电站位于房县五台山林场境内，地式中：E为调度期内单库总发电量：N(t)为该水库处汉江中游右岸～级支流南河的中游，坝址控制t时段平均出力；At为时段长；T为时段数目；流域面积1964km2，坝址处多年平均径流量8．77为保证出力，即该电站调度计算中的最小出力。亿m3，三里坪水电站的规划设计始于20世纪70约束条件：年代，这是一个

5、以防洪、发电为主，兼顾航运、水产1)水库水量平衡约束：养殖、灌溉、旅游的国家大二型水电枢纽工程。V(t+1)=(￡)+(￡)一wo(t)一(￡)三里坪水库总库容4．95亿m3，正常蓄水位为Q()=Qt)+QL(t)416m，相应库容4．72亿m3，死水位392m，死库2)水库蓄水量约束：(f)≤(￡)≤一(t)容2．62亿m，调节库容1．96亿m3，为年调节水·10·2012年第12期东北水利水电规划设计3)水库水位约束：Zm(t)≤Z()≤()个边界是上限。用DICOPT选项stop1可以将这个4)水库下泄流量约束：Q(t)≤Q(t)≤Q一(t)边界作为停止标准。另一个在解决非凸i

6、JJT酾,at甚至5)水电站出力约束：(t)≤Ⅳ()≤Ⅳ嘣(t)凸问题)的实际操作中效果很好的停止标准是基于6)初始、结束水位边界条件：试探法：一旦NIP子问题迭代结果开始变差，则z(t)=zo，Z(t+1)=立刻停止，例如，当前NLP子问题的最优目标函式中：(￡)和V(t+1)分别表示该水库第t时段初数值与上一次迭代的NLP子问题的值差。这个停和时段未的库容；WI()、woO)、WL(t)分别表示止标准基于使用广义罚函数，也是运行DICOPT该水库第t时段的入库、出库水量和水量损失；Q(t)的默认停止标准。表示该水库第t时段的平均出库流量；QF(￡)、QL(￡)2．2．2动态规划算

7、法分别表示该水库第t时段的平均发电流量、弃水流动态规划【6I7】是解决多阶段决策过程最优化的量；()、(￡)分别表示该水库第t时段允许库一种数学方法，根据多阶段决策问题的特点，把多容的上下限；z躲(￡)、(#)分别表示该水库第t时阶段决策问题变换为一系列互相联系的单阶段决段允许水位的上下限；(z)、(t)分别表示该策问题，然后逐个加以解决。其特点是可以把高维水库第t时段最大、最小下泄流量；J7v(t)、Ⅳ眦(￡)、问题分解为一系列低维递推子问题求解；缺点是