基于集合Kalman滤波的中长期径流预报

为降低中长期径流预报的不确定性,增加水电站水库的发电效益,针对现有方法侧重于提高单一预报模型确定性预报结果的准确性以降低径流预报不确定性的问题,提出一种基于集合Kalman滤波的入库径流确定性预报方法。以旬为预见期的锦西水库实例验证结果表明:相比传统的单一预报模型和传统的信息融合预报模型,基于集合Kalman滤波的中长期径流预报可使RMSE降低4.78 m^(3)/s,合格率可提高0.56%,且更有效地降低了汛期预报的不确定性,得到了更加准确、可靠的确定性径流预报结果,可为开展流域梯级水电站优化调度提供技术支持。

计及价格型需求响应的水风光互补短期调度

随着风光并网规模不断增加,仅在电源侧利用水电等调峰资源难以满足大规模风光并网需求。为此,本文在负荷侧引入价格型需求响应技术优化日负荷曲线,以源荷匹配度最高,弃电量最小为目标,建立了考虑价格型需求响应的水风光多能互补短期优化调度模型。同时为降低模型求解难度,将其解耦为两个单目标优化问题分阶段求解,最后将模型应用于金沙江下游乌东德水电站和昆明、玉溪两地风光电站互补联合发电研究中。结果表明:价格型需求响应技术对负荷曲线具有明显的削峰填谷效果,不仅可以提高水风光多能互补系统的源荷匹配程度,还能促进风光消纳,增加水风光联合总发电量。该结果论证了模型的有效性,为提高电网大规模消纳新能源提供了新思路。

基于网格搜索和交叉验证的支持向量机在梯级水电系统隐随机调度中的应用

将支持向量机(SVM)理论与网格搜索及交叉验证相结合,应用于梯级水电系统隐随机优化调度中,实现径流不确定条件下的梯级实际优化运行。以系统结构风险最小为SVM训练目标,结合参数分布规律,采用指数划分的网格搜索对模型参数进行优选;将K-fold交叉验证技术引入到SVM训练性能评价中,降低了训练样本随机性对训练模型性能的干扰,提高了模型的泛化能力。建立VC_与MATLAB混合编程平台,对梯级水电系统隐随机优化调度运行进行仿真,结果表明基于采用最优参数SVM的隐随机优化调度在梯级系统发电量和发电过程方面取得了良好成果。

水库水电站中长期隐随机优化调度综述

随着中国水电开发积极有序推进,大型梯级水电格局逐渐形成,对水电站群的实际调度运行提出了一系列新的需求和挑战。文中概述了水库水电站确定性优化调度理论的发展历程和2种随机优化理论思想,在阐述隐随机优化调度原理的基础上,对目前国内外常用的隐随机调度决策与自变量因子进行了归纳分析。重点介绍了多元线性回归法、智能算法、贝叶斯网络法和模糊集方法这4类调度规则制定方法,并分别对各方法的优缺点进行了总结评价。最后,提出水库水电站隐随机优化调度研究的几点展望,为进一步提高水库水电站实际调度水平提供技术支撑。

梯级水电站群调度函数的模型与评价

针对梯级水电站群实际运行的优化调度指导需求,在多元线性回归算法基础上引入F检验和拟合优度检验判别机制,建立了基于梯级水电站优化调度的调度函数逐步优化算法,并将该算法应用于金沙江—长江大型梯级电站系统调度函数制定中,通过时间因子、空间因子和能量因子3类待选自变量的合理筛选,构建出具有指导梯级运行意义的梯级各电站优化调度函数。该函数形式简洁,具有良好的可操作性和可解释性。将用调度函数模拟梯级运行结果与同系列优化调度结果进行比较分析,结果表明调度函数指导梯级运行较好地保留了优化调度的各方面效益,具有较高的模拟精度和实用价值。

蚁群算法在水电站调度函数优化中的应用

调度函数作为一种能够明确指导水电站水库运行的技术,较常规的水库调度图能更有效地发挥水电站的运行效益。针对调度函数的编制特点及其存在的优化空间,将蚁群算法应用于水电站调度函数的优化模型中。以金沙江中游梯级水电站群为实例,针对其初始调度函数进行优化,并模拟其长系列径流的发电调度过程。计算结果表明,经过优化后的调度函数能显著提高水电站水库的运行效益,有效指导水电站水库的实际调度运行,体现了模型的实用性。

防洪工程体系综合风险评价的物元模型

鉴于防洪工程体系的重要性,针对防洪工程体系这一多维因素综合体的风险评价问题,选取了典型风险指标,对防洪工程的风险状况进行了分级,应用物元分析及可拓集合中的关联函数,建立了防洪工程体系的综合评判物元模型,得出以流域(或区域)为单位的防洪工程体系的综合风险评价的定量指标。实例研究表明了该模型方法的可行性、合理性与有效性。

盘形滚刀刀间距对岩石跃进破碎参数的影响

正确确定岩石的性能参数是全断面岩石掘进机使用及高性能全断面岩石掘进机研制的理论基础.通过盘形滚刀不同刀间距的压痕试验,研究了不同岩石上刀间距对盘形滚刀跃进破碎参数的影响,从而发现,盘形滚刀与北京昌平花岗岩相互作用时,岩石发生第一次、第二次和第三次跃进破碎时盘形滚刀切深与刀间距高度线性相关,只在第一次跃进破碎时,盘形滚刀推力与刀间距高度线性相关;盘形滚刀与北京顺义大理岩相互作用时,岩石发生第一次跃进破碎时的跃进量与刀间距高度线性相关;盘形滚刀与山东掖县大理岩相互作用时,岩石发生第一次、第三次跃进破碎时,盘形滚刀推力不仅与刀间距高度线性相关,盘形滚刀跃进量与刀间距也高度线性相关.

基于机会约束的水库调度随机多目标决策模型

由于传统水库调度模式难以同时考虑多个目标及缺乏协调优化调度过程中风险和效益的能力,从而不能全面反映水库实际调度运行的情况。对入库径流的随机性进行描述分析,建立了基于机会约束规划的随机多目标决策模型。并针对模型中的多目标和复杂机会约束问题,给出了耦合不确定模拟技术、妥协算法及遗传算法的混合智能算法的求解方法,以获得最佳妥协解。以三峡—葛洲坝梯级水电站水库群为例进行验证分析,结果表明,该模型能事先对梯级水电站水库群的风险和效益进行比较分析,为调度人员的优化决策提供一定的技术支持。

基于可行域搜索映射的并行动态规划

为解决传统动态规划在处理水库群联合优化调度时面临的约束处理机制选择和计算时间长的问题,引入映射思想,基于映射和集合论知识构建可行域搜索映射模型,并结合动态规划的并行性,提出基于可行域搜索映射的并行动态规划。该算法通过构建时段可行搜索空间和并行模式,以规避无效状态组合计算并充分发挥计算机多核优势,提高计算效率。以李仙江流域三库联合调度为实例进行研究,从年发电量、计算耗时等方面将改进算法与传统动态规划以及逐步优化算法(POA)进行详细的对比分析。结果表明,该算法能在保证解全局收敛性的前提下减少计算耗时,制定梯级水库最优调度策略。

考虑后效性影响的梯级水库短期优化调度耦合模型研究

针对同一梯级中"以电定水"与"以水定电"运行模式并存的状况,本文从梯级总能量的角度出发,结合蓄能最大与发电量最大准则,构建了梯级水库短期优化调度耦合模型;为提高模型计算精度,考虑了水流滞时、尾水位变化后效性等影响因素,采用BP神经网络对下库入库流量、上库尾水位进行了精确计算,并提出了伴随POA算法对有后效性的梯级水库短期优化调度耦合模型进行求解。潘口、小漩梯级水库实例计算表明:所建的耦合模型能够很好地契合实际生产需求,有效提高梯级水电站的发电效益;与现有算法相比,伴随POA算法在计算时间、计算精度等方面具有一定的优势,能够满足生产实践的要求。

梯级水库短期优化调度模型的精细化与GPU并行实现

目前制约梯级水库短期优化调度在实际工程中应用的主要瓶颈有:所构建的优化模型存在不合理的简化策略,所选择的求解算法无法保证解的质量以及模型的计算时间远超规定时长。为解决上述问题,本文首先构建精细至水电站各机组工作特性的优化调度模型,接着通过二重嵌套动态规划(DP)计算给定模拟精度下的高质量解,并针对算法固有的'维数灾'问题,一方面通过数据压缩与数据库技术降低程序的内存占用量,另一方面将GPU并行加速技术首次引入水库调度领域,通过OpenACC实现算法的GPU并行以减少计算时间。最后通过潘口、小漩梯级水库日优化调度的实例研究与对比分析得出:精细模型较传统模型能更好地贴合电站的实际工况,提高梯级系统的发电效益;内存占用缩减策略的引入能有效降低算法的空间复杂度;GPU并行较传统的CPU并行能大幅提升算法的求解速度。由此为短期优化调度的理论发展与算法'维数灾'的处理提供借鉴。

按日负荷图运行的梯级水电站群短期效益比较

为了适应电力市场环境下电网的需求,最大限度地发挥梯级水电站群的效益潜力,建立了按日负荷图调度的梯级水电站日调度模型,采用丰、平、枯三个典型年的日流量过程,计算某流域梯级水电站群在不同投产期下的各电站组合的单独运行与联合运行效益,在此基础上进行综合效益对比分析。结果表明,梯级水电站群短期联合运行效益较单独运行增幅明显,且随着投产期的推进电站组合中电站数量的增多,增幅有递增的趋势,经济效益显著,对落实国家节能减排政策以及促进环境保护低碳发展具有重要意义。

市场环境下水电系统厂间经济运行问题研究

为将竞价成功的梯级水电系统次日并网发电计划合理地分配到各个水电站,建立了梯级系统总蓄能耗用最小和总耗水量最小数学模型。通过实例对比,验证了模型的合理性,并简要分析了不同模型的适用范围。

促进清洁能源消纳的多网联合优化与决策模型

针对我国西南地区,弃电量大、清洁能源消纳受阻的问题,考虑清洁能源外送消纳的方式,本文以互联电网各自运行成本最小为目标,建立了多网联合多目标优化模型。基于小生境多目标粒子群算法对模型进行求解,应用基于熵权法的逼近理想解排序法进行最佳均衡解决策。以云南送广东、广西的“一个送端+两个受端”系统为例进行实例分析,结果表明:小生境多目标粒子群算法求解得到了均匀分布的近似Pareto前沿;基于熵权法的逼近理想解排序法决策得到的最佳均衡解显示,送端电网清洁能源消纳率达到100%,外送通道日利用小时数最大,表明多网联合优化计算能够大大提高清洁能源的消纳能力和外送通道的利用程度。

水库常规调度图逆推计算问题分析

针对水库常规调度图绘制过程中的逆推计算问题,从完成水库调度任务、充分发挥水库水头效益、避免水库供水后期集中破坏等方面将逆推计算结果与顺推计算结果进行了详细的对比,分析总结了水库常规调度图绘制采用逆推计算而不采用顺推计算的优势。最后从提高水资源利用率和保障水库安全运行的角度解释了绘制加大出力线采用偏枯来水过程而绘制降低出力线采用偏丰来水过程的原因。

面向梯级水库多目标优化调度的进化算法研究

实际工程中以梯级水库多目标优化调度为代表的大规模高维多目标优化问题,其优化难度是一般方法所难以应对的。为此本文提出一种新型的多目标粒子群算法LMPSO,其包含了基于超体积指标Ihk的适应值分配方法与基于问题变换的搜索空间降维策略,以有效处理问题的高维目标向量与大规模决策变量。将该算法应用于溪洛渡-向家坝梯级水库的中长期多目标优化调度中,并与4种知名算法的计算结果进行对比分析,验证LMPSO在求解该类问题上的卓越性能。由此为多目标优化调度高质量非劣解集的获取提供一种可靠的方法,并为下一步的多目标调度决策提供有力的数据支持。

耦合整体预报不确定性的水电站短期优化调度模型

以确定性预报径流为输入的水电站短期优化,受到预报不确定性的影响,会导致制定的运行方案与实际执行结果产生偏离,造成弃水或出力不足风险。为此,从水电站短期发电计划的编制过程出发,为编制优化运行方案,分析预报径流序列不同时段之间预报不确定性的关联,从而将短期径流预报序列各时段的预报不确定性耦合为一个整体,创新性地建立耦合整体预报不确定性的水电站短期优化调度模型。同时基于所提出的新优化模型,以锦西水电站为例进行实例研究,分别从实际总发电量和贴近度两个方面分析与评价新模型在效益和风险两个方面的优势,并将所建新模型与传统的确定性优化模型进行比较。结果表明,相较于传统确定性优化模型,本文所建立的新模型能够有效增加实际发电量、提高发电计划可靠性,可为水电站短期发电运行的实践提供有效参考。

梯级水电站群联合调度多目标风险决策模型

在对联合调度过程中产生的各类风险进行综合分析的基础上,构建梯级水电站群联合调度风险评价指标体系及多目标风险决策模型;针对传统风险决策评价方法的不足,基于支持向量机的思想,将含有随机变量的风险型多目标决策问题转化为基于综合风险值最小的方案优选问题。溪洛渡-三峡梯级水电站群的联合调度实例分析结果表明,所建模型与方法能方便快捷地得到最佳决策方案,为梯级水电站群联合调度提供有力的技术支撑。

考虑弃水电量成本的短期电力电量平衡模型

为提高汛期水电消纳能力,本文在已有成本最小模型中引入弃水惩罚成本,建立了考虑弃水电量成本的短期电力电量平衡模型;针对模型求解过程中难以有效获取满足大规模复杂约束的可行解的不足,避免算法过早收敛和陷入局部最优,提出了基于滚动修正策略的改进粒子群算法。云南省滇中区域电网计算结果表明,相较于成本最小模型,虽然其他能源成本增加了142万元,但汛期弃水电量减少了714万kWh,系统总成本降低了7.04%;相较于弃水电量成本最小模型,虽然弃水电量增加了285万kWh,但火电成本降低了1795万元,系统总成本降低了21.65%;在缺乏调峰容量的时段内,适度安排其他电站进行调峰能够有效减小弃水电量和总成本。