《非恆定耦契約束下的梯級水電多維協調最佳化調度》是依託上海電力大學，由葛曉琳擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：非恆定耦契約束下的梯級水電多維協調最佳化調度
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：葛曉琳
- 依託單位：上海電力大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
大規模水電的梯級開發改變了水站之間的水耦合關係，天然來水的不確定性造成了水電系統運行的安全域的漂移，風電的併網使得水電調度需要兼顧自身效益和風電的消納。針對上述水電系統在本徵結構、外部環境以及實現功能面臨的新挑戰，項目主要開展了以下3方面的研究：（1）從水流運動過程的機理出發，沿時間和空間兩個維度對梯級水電站之間的複雜耦合關係進行描述，建立考慮非恆定耦契約束的梯級水電最佳化調度模型；（2）結合梯級水電站之間的流域相關性、來水的時空轉移性研究水電的隨機安全域，提出基於隨機安全域的梯級水電魯棒最佳化調度方法；（3）針對風電的隨機波動性，通過解耦的方法量化不同時間尺度上風電備用的需求，進而制定水電調峰調頻容量協調分配策略，充分發揮水電的蓄能和調節能力，構建面向風電併網調峰調頻需求的水電多尺度協調補償調度模式。本項目的研究成果將為水電站群多維最佳化調度提供理論和方法支持。
結題摘要
近年來，我國流域梯級水電呈現規模化發展，形成了一批大規模的梯級水電站群。在水電最佳化調度問題中面臨水電站群間水力、電力的複雜聯繫、流量演進過程建模、不確定性等技術難點，因此開展了非恆定耦契約束下的梯級水電多維協調最佳化調度研究，主要內容如下： 首先，針對考慮非恆定耦契約束的梯級水電最佳化調度問題，考慮到上下級水電站間耦合關係的變化，分別結合非汛期和汛期兩個調度場景進行了研究。在非汛期，建立了一種新的具有連續變化的水流延時的短期調度模型，並提出了逐次逼近方法予以求解。在汛期，考慮到梯級水電流域來水充沛，運用馬斯京根法建立了上下游流量的耦合關係，並利用混合整數線性規劃法予以求解。算例分析表明，考慮非恆定耦合關係的梯級水電最佳化調度模型精確性更高。 然後，針對基於隨機安全域的梯級水電魯棒最佳化調度問題，為保證所有可能來水情況下系統均能夠安全運行，引入了魯棒最佳化理論。同時考慮到梯級水電站之間來水的時序分布特性以及流域相關性，提出了多區間不確定集來描述水電運行的隨機因素，克服了傳統魯棒最佳化的保守性。進而構建了經濟性和安全性協調的兩階段魯棒最佳化模型，並結合對偶理論及混合整數二次規劃法進行了求解。算例分析表明，所提的魯棒最佳化調度方法比場景規劃法求解效率更高，並且多區間不確定集可以有效地改善調度方案的經濟性。 最後，針對面向風電併網調峰調頻需求的水電協調補償調度問題，為減少風電出力、負荷和備用價格不確定性對系統運行的影響，運用離散傅立葉變換法量化出了風電和負荷預測誤差引起的多種類型備用的需求，進而考慮備用價格的不確定性以及風電、梯級水電和火電的多種運行約束，構建了風險規避型的多能源協調最佳化調度模型，然後將其轉換為混合整數線性規劃模型進行求解，並在求解過程中套用含簡森不等式約束和多割集反饋兩種最佳化策略的Benders分解法進行求解，在確保計算精度的同時提高求解效率。最後通過算例分析驗證了所提方法和模型的有效性。
