面向现货市场的梯级水电站联合优化模型研究

电力现货市场环境下,梯级电站统一竞价是保障梯级电站上下游水量电量匹配关系的有效方法,而面向现货市场的梯级电站短期优化运行方式研究则是实现梯级统一竞价的前提。聚焦面向电力现货市场的梯级水电站联合优化调度问题,在分析电力市场负荷需求与出清价格相关特性的基础上,提出利用负荷需求变化过程驱动梯级水电站优化运行,再以大渡河下游瀑布沟至铜街子梯级电站为实例对象,建立了考虑日内出清价格变化趋势的期望电量最大模型,并将新型蜻蜓(Dragonfly Algorithm,DA)仿生优化算法应用于模型的求解中,最后选取典型日进行模拟计算,验证了模型与算法的有效性。结果表明:①采用蜻蜓算法求解的梯级电站运行方式如水位过程、出力过程等符合一般调度规律,计算时间与效率满足实用需求(120 s左右),说明其可以用于求解维数较高的梯级水电站短期优化调度问题。②电力负荷需求与出清价格具有较强的相关性,特别是二者的高峰、低谷出现时间高度一致,说明利用负荷需求过程驱动的梯级水电站优化运行可以引导梯级电站整体在负荷需求较大时段多发电,建立的期望电量最大模型具有一定的可行性,能够实现在保障梯级上下游水量电量匹配的同时追求较大的经济效益,可以作为水电系统参与现货市场竞价中电量申报方案的参考。

金沙江、雅砻江、大渡河流域水风光互补性分析

把握水风光电源的多维发电特性及多能源之间的互补规律,对于优化配置调节性电源,促进新型电力系统的健康发展意义重大。聚焦四川电网金沙江、雅砻江、大渡河三江流域,研究水风光清洁能源发电特性,基于数理统计、相关分析等方法研究了流域内部以及跨流域间水风光出力互补规律。结果表明:大渡河水电丰枯出力差异最大,雅砻江流域水电年利用小时数最大,金沙江流域水电年发电量最大;大渡河流域风光利用小时数最高,金沙江流域光伏最稳定,但风电波动最大;三江流域内部水风光具有互补性,三江跨流域之间,水风光单一电源具有同步性,不同电源两两具有互补性。

巨型水电站厂内经济运行及效益分析

目前,水电站厂内经济运行的实际应用在中小型水电站上取得了较好的成效,而在巨型水电站上却缺乏深入的研究。以瀑布沟水电站(发电容量3 600 MW)为研究实例,根据巨型电站的实际生产运行情况,充分考虑了其所担负的电网调峰、调频的任务,增加了避免机组出力大面积转移的约束条件;以水电站耗水量最小为目标,建立了准实时优化分配的数学模型,采用改进的时间-空间动态规划算法进行求解。计算结果显示瀑布沟电厂日发电耗水率由2.652 m3/(kW×h)下至降2.585 m3/(k W×h);厂内经济运行可将经济效益提高近2.5%;平均计算耗时0.168 s。与采用遗传算法(genetic algorithm,GA)计算所得结果对比表明,该模型求解精度高,运算速度快,有较强工程实用价值,是一种提高巨型水电站水能利用率和发电效益的有效方法。

基于嵌套优化的梯级水电站日总负荷分配研究

电力电量平衡是电力调度部门进行效益均衡,合理安排电站运行的重要手段。梯级水电站水力联系紧密,经常作为一个整体参与全网电力电量平衡。针对梯级水电站整体参与电力电量平衡后,总负荷在梯级水电站间的协调分配问题,建立梯级水电站短期日总负荷分配模型,为了在负荷分配的过程中同步得到梯级各电站的优化运行方案,提出模型求解的嵌套优化算法,算法以梯级总蓄能最大为外层优化,寻优计算过程中嵌套以发电量最大化为目标的短期优化计算单元为内层优化,外层优化实现了日总负荷在梯级各电站间的合理分配,同时内层优化计算单元实现了各电站优化运行方式的生成。以大渡河大岗山及以下梯级水电站为例选取了典型日进行实例计算,计算结果表明:优化分配方案通过控制性水库的水量调节作用满足日总负荷目标要求,同时其余调节能力较弱的水库日初末水位保持一致,且日内水位变化过程较为合理,有效利用了水库的调节能力;另外梯级各站均无不合理弃水,负荷过程在同一峰平谷时段内平稳,并且满足一定的峰谷比的要求,能为电网制定并下达梯级发电计划提供实用参考。总体来看,本文提出的日总负荷分配模型与嵌套优化计算方法原理简单、易于操作,能够实现梯级电站间水量电量的合理匹配,达到高效利用水能资源的目的。

雅砻江下游梯级水库隐随机联合优化调度函数研究

针对不确定来水梯级水库优化调度问题,基于隐随机调度函数基本原理,以长系列优化调度结果为依据,建立多元线性回归模型、门限回归模型和BP人工神经网络模型模拟雅砻江下游梯级水库联合调度过程,综合对比各调度函数模拟效果,且与确定来水的优化调度结果做了对比。结果表明,门限回归模型和BP神经网络模型调度函数均能较好地模拟梯级水库运行,可指导梯级电站调度运行。

巨型水电站厂内负荷准实时优化分配模型研究

目前,水电站厂内负荷准实时优化分配在中小型水电站得到了较好的应用,而在巨型水电站却缺乏深入研究。基于巨型水电站的实际生产运行情况,充分考虑其所担负的电网调峰、调频任务,增加了避免机组负荷大面积转移的约束条件;设计了巨型水电站厂内负荷准实时优化分配模块;采用改进动态规划算法,以水电站耗水量最小为目标,建立了巨型水电站厂内负荷准实时优化分配模型,并将该模型应用于四川省瀑布沟巨型水电站(3 600MW)。结果表明,通过厂内负荷准实时优化分配运行,电厂日发电耗水率由2.678m3/(kW·h)下至降2.599m3/(kW·h);厂内经济运行效益提高近3%;平均计算耗时0.102s。该结果为研究巨型水电站厂内负荷优化分配提供了可靠参数,其建模思路也可供类似巨型水电站借鉴和参考。

考虑闸门实际运行的雅砻江下游梯级水库联合防洪优化调度

针对当前梯级水库防洪调度侧重以水库为基本单元的算法研究且较少考虑闸门实际运行的问题,提出基于闸门运行调度规则和多步次逐步优化(MSPOA)算法的防洪调度模型。根据水库实际情况建立闸门数字化代表性组合策略,采用MSPOA优化计算各梯级水库的泄洪流量,应用2分法在组合策略中进行快速定位,通过2次计算确定各道闸门的准确开度进而实现泄洪流量的闸门分配。对2场典型洪水的优化结果显示:MSPOA计算时间较POA分别减小43.2%、64.0%,收敛速度更快,且能有效克服局部最优缺陷;配合组合策略进行闸门调度,满足了实际要求,提高了计算效率,具有很好的实用性和可操作性。

南水北调西线一期工程对四川水电产业的影响

南水北调西线一期工程拟从雅砻江、大渡河源头分别调水56 亿m^3 、24 亿m^3 , 调水将减少雅砻江、大渡河、金沙江（ 以下简称“三江” ） 径流量.为综合分析西线一期调水对四川水电产业的影响, 从梯级电站径流、发电量、装机容量、枯水期平均出力、发电税收等几个特征指标入手, 通过建立梯级水库群联合优化调度模型来计算分析调水的影响并提出了相应的补偿机制建议.结果表明： 调水将影响四川省“三江”梯级电站82 座, 减少年发电量442 亿kW·h, 减少装机容量970 万kW, 造成“三江”支流部分已规划电站失去经济开发价值, 对四川水电产业影响较大, 建立合理的补偿机制是必要的.

浅析新电改下流域统一上网电价

针对现阶段水电开发、运营的新特征和流域内上网电价不一致带来的问题,结合新电改文件精神,论述了实施流域统一上网电价的必要性和可行性,提出了流域分段统一上网电价,增加了汛期电力消纳水平参数,给出了流域统一上网电价测算案例。流域统一上网电价对优化资源配置、提高流域整体竞争力,推动逐步实现由市场竞争形成电价的机制等具有重要意义。

考虑水流滞时影响的梯级水电站群短期优化调度研究

针对梯级水电站群短期统一优化调度中调度期水量不平衡问题,基于水量平衡原理提出了考虑水流滞时影响的梯级水电站群短期统一优化数学模型,将受水流滞时影响的调度期分为受前一调度期影响时段、本调度期影响时段和影响下一调度期时段3部分。在此基础上,采用基于POA的模型分块求解方法,选取大渡河瀑布沟及以下梯级水电站群开展实例研究。结果表明,采用的方法能够很好地克服水流滞时所带来的计算困难,较好的体现受水流滞时影响的调度期发电效益,简单实用,有较强的通用性。

基于改进蝙蝠算法的梯级水电站经济调度

梯级水电站中长期经济调度是一个典型非线性优化问题,通常要求在满足复杂的水力、电力约束条件,兼顾求解效率的同时实现梯级发电量最大。为有效解决这一问题,通过改进标准蝙蝠算法(bat algorithm,BA)更新策略和引入差分进化算法(differential evolution,DE)变异、选择操作,提出一种改进的蝙蝠算法(improved bat algorithm,IBA)。对标准蝙蝠算法更新策略进行以下改进:1)蝙蝠个体脉冲频率不随种群迭代而更新;2)蝙蝠个体脉冲发射率和脉冲音量随种群迭代而更新;3)无条件接受全局搜索产生的新解,有条件接受局部搜索产生的新解;4)改进飞行速度公式,缩小新个体与当前种群最优个体的偏离值。同时,针对蝙蝠算法种群多样性差、易陷入局部最优的缺点,引入差分进化算法中的变异、选择操作,实现动态控制变异概率。建立兼顾梯级最小出力最大化的梯级总发电量最大模型,利用大渡河流域瀑布沟、深溪沟、枕头坝一级梯级水电站经济调度问题实例,从流域长系列径流资料中选取典型年,对IBA的主要控制参数(缩放因子、最大迭代次数)进行测试与分析。采用IBA、BA、逐步优化算法(POA)对同一典型年进行模拟调度。从枯期出力特征、梯级发电量、算法运行时间3项指标综合来看,对于复杂的梯级水电站经济调度问题,改进的蝙蝠算法能够在枯水期给电网提供尽可能大而稳定的出力,同时缩短计算时间,获得更高精度解。

基于小波去噪和FA-SVM的中长期径流预报

为优化支持向量机(Support Vector Machine,SVM)模型参数,提高中长期径流预报精度,建立了基于FA-SVM的中长期径流预报模型。该模型以样本中训练期均方差最小为目标函数,利用萤火虫算法(Firefly Algorithm,FA)对支持向量机主要参数(惩罚系数C、核函数参数g和不敏感损失系数ε)进行了优化。以岷江上游的紫坪铺水库为例,运用小波去噪法对各月径流序列进行数据预处理后,利用FA-SVM模型与BP神经网络模型进行了中长期径流预报。结果表明:①运用小波阈值法能够较好地滤除各月径流序列的系统噪声和测量噪声;②FA-SVM模型中长期径流预测效果较好,预报精度等级均在丙级以上;③FA-SVM模型的预报效果优于BP神经网络模型。

基于蜻蜓寻优算法的梯级水电站短期优化调度方式研究

梯级水电站短期优化调度对于践行中长期优化战略方案,确保梯级电站综合效益的发挥具有重要意义,而对于梯级水电站短期优化调度模型的求解方法仍是当前研究的重点。蜻蜓算法是近年提出的仿生型智能优化算法,该研究在梳理蜻蜓算法优化计算原理的基础上,通过引入初始种群个体优化和增加局部合理性判定等适应性调整操作,探索蜻蜓仿生优化算法在梯级水电站短期优化调度中的求解应用。最后以大渡河下游瀑布沟-深溪沟-枕头坝梯级三站为实例,验证了采用该算法的有效性,计算结果可为大渡河梯级电站优化运行提供参考,同时该研究给梯级电站优化问题求解提供新的途径。

基于二次反调节作用的水电站调峰潜力研究

在实行分时电价政策背景下,为探究梯级水电站调峰潜力,指导年调节水电站调峰运行,保障年调节水电站经营效益,在总结水电站调峰潜力评价指标,分析调峰潜力计算原则基础上,建立了可考虑下游梯级水电站水库反调节作用的水电站调峰潜力计算模型,以黑水河梯级电站为例,充分考虑色尔古电站反调节作用及柳坪电站二次反调节作用,探讨了毛尔盖水电站调峰潜力。经仿真计算,表明该模型计算能有效提高毛尔盖电站水能资源利用效率,提高水电站发电效益,且计算过程清晰可靠,切合实际。

梯级水库联合运行水位控制方式研究

梯级水库联合运行的水库水位控制方式是充分发挥梯级水库综合经济效益的重要课题,尤其是对具有较强调节能力的大型梯级水库,联合运行的梯级水库蓄水水位,消落水位控制方式的合理性和有效性决定了梯级电站综合效益的好坏.本文以雅砻江下游梯级水库为例,建立了梯级水库群优化调度模型,提出并采用二重逐步优化计算方法,探讨了蓄水起始时间,最低运行水位的确定等水位控制方式中的两个关键性问题,并以该成果为基础,得到了不同来水频率下的优化水库水位控制方式,所得结论可为雅砻江下游梯级水库实际运行中调度方案的制定提供参考.

“新工科”+“新农科”背景下高等农业院校工科专业创新实践人才培养探索与实践

新工科、新农科建设正在引领高等工程教育的深刻变革。未来的高等农业院校工程教育应以创新实践为驱动,整合多个学科领域的知识,培养具备前瞻性交叉思维能力和解决复杂工程问题的综合型创新实践人才,引领未来工程技术的不断发展。本文首先对“新农科”的概念及内涵进行了概述,其次介绍了国内外创新实践人才培养的现状和发展趋势,最后针对创新实践课程体系、创新实践课程、创新实践教学体系、创新实践项目等进行了深入研究,并以四川农业大学水利水电工程专业为例,详细阐述了创新实践人才培养的实施路径,期望为新工科与新农科背景下我国高等农业学校工科专业创新实践人才培养提供参考。