浅谈梯级水电站群联合优化调度研究与应用

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1、第13卷第2期中国水利水电科学研究院学报Vo1．13No．22O15年4月Journa1ofChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearchApril，2015文章编号：1672—3031(2015)02—0150—07梯级水电站群联合优化调度研究与应用汪菲娜，谈飞(河海大学商学院，江苏南京211100)摘要：为保证梯级水电站安全、稳定、高效运行，充分利用水资源，需要对梯级水电站进行联合优化调度。根据梯级水电站蓄能最大原则，全方位考虑梯级水电站运行的约束条件，通过逐步搜索算法，对梯级水电站面临时段的运行进行优化计算，并

2、根据优化结果制定梯级水电站优化调度规则。梯级水电站蓄能最大原则在短期能使梯级水电站蓄能最大，长期能使梯级水电站群发电量达到最大，根据梯级水电站蓄能最大原则制定的梯级水电站，短期调度规则能够使梯级水电站取得效益最大化。关键词：梯级水电站；联合优化；逐步搜索算法；运行规则中图分类号：TV213．9文献标识码：Adoi：10．13244／j．cnki．jiwhr．2015．02．O111研究背景梯级水电站的联合优化调度充分考虑了各水电站水库水文径流特性、调节性能上的不同，以及梯级水电站之间存在的水文、水力上的联系，能够充分发挥各水库库容、水文和水能等方面的补偿作用，最大程度地对

3、水能资源进行利用。梯级水电站联合优化调度关系着水电站的优化运行，进而关系着水电站的运行效益。梯级水电站运行优化通常的做法是在某一优化原则下，如发电量最大、发电效益最大等，全方位考虑水电站水库的运行约束条件，通过优化算法，如动态规划、现代智能算法等，对历史径流资料进行优化计算，根据优化计算得到的结果制定梯级水电站的优化运行规则。研究表明，该优化算法求得的梯级联合运行后各水电站的保证出力和年平均发电量相比于各水电站水库单独运行均有显著的提高，即梯级水电站联合优化调度能够在现有工程规模下，显著提高梯级水电站的运行效益。而梯级水电站群的优化调度问题是一个复杂的、动态的非线性优化问

4、题，一些学者对于梯级水电站群优化问题的研究如表1所示。上述梯级水电站运行优化方法的缺陷在于径流的随机性以及历史径流资料的有限性，优化结果不一定具有代表性。根据历史径流资料计算得到的优化结果表明梯级水电站联合优化具有优越性，但是在实际的水电站群运行中，如何根据该优化结果合理地制定梯级水电站群的优化运行规则具有一定的难度，研究中也尚未有定论。本文尝试研究水电站在未来时段电网给定负荷要求的情况下，对梯级水电站进行负荷分配，使梯级水电站在满足负荷要求的前提下，梯级蓄能最大，从长远看，能使梯级水电站的发电量最大。2梯级水电站联合优化调度模型某梯级水电站由同一河流上的A、B、C三个串

5、联式水电站构成。A水电站为不完全多年调节水电站，B水电站为年调节水电站，C水电站为径流式水电站。三个水电站的水文特征指标和效益指标如表2所示。由于A电站为不完全多年调节水电站，B水电站为年调节水电站，本研究考虑按照蓄能最大原则收稿El期：2014—09—10作者简介：汪菲娜(1992一)，女，安徽绩溪人，硕士生，主要从事工程管理和项目管理研究。E—mail：wfn090824@126．conl—l50—梯级水电站群联合优化调度研究与应用汪菲娜谈飞表1梯级水电站群优化问题的研究对梯级水电站进行负荷分配，使梯级在面临时段的出力满足电网要求的总负荷的前提下，在该计算时段结束后，

6、各水库总蓄能最大。(1)梯级水电站蓄能最大模型目标函数。梯级水电站蓄能由该时段蓄在水库中的水量可以承担的出力表示，即由入库流量减去出库流量后乘以平均发电水头及综合出力系数。c水电站作为径流式水电站，没有蓄能的能力，不考虑其蓄能。B水电站水库的蓄能由入库流量减去出库流量后乘以B水电站水库的平均发电水头及综合出力系数。由于梯级水库水文上的联系，A水电站水库的蓄水量经过A水电站发电后，可以蓄在B水电站水库中进行再调节，故A水电站水库蓄能由入库流量减去出库流量后乘以A和B水电站水库的平均发电水头与综合出力系数乘积之和。梯级水电站的总蓄能为A和B水电站水库蓄能之和。梯级水电站蓄能最

7、大模型目标函数如下：E=(K1日1+K2H2)(Q，1一QD1)+2日2(Q，2一Q02)(1)Qo=QP+Q(2)式中：E为计算时段后梯级电站总蓄能；Ki为第i个水电站综合出力系数；Hi为第i个水电站在计算时一151—梯级水电站群联合优化调度研究与应用汪菲娜谈飞段内的平均水头；Qli为第i个水电站在计算时段水库入库流量；QO为第i个水电站在计算时段内的出库流量；Q尸为第i个水电站在计算时段的发电流量；QR为第i个水电站在计算时段的水库弃水流量；i=1，2，3，其中i-1代表A水电站；i=2代表B水电站；i=3代表c水电站。在