基于调峰的梯级水库短期联合优化调度研究

论文摘要

为了缓解能源危机、电力紧缺的压力,我国基于可持续发展的能源开发战略,对能源结构进行了优化调整,加大了对水电能源的开发速度,逐步形成了12大水电能源基地及梯级水电站水库群,并实施了“厂网分开、竞价上网”的电力市场体制改革。面对水电规划、开发和改革带来的契机与挑战,针对我国水能资源利用率低、浪费大等弊端,有重点的完善梯级水库群发电调度理论和应用研究、提高水电站的综合利用水平和发电企业的经济效益,具有重要的理论意义和实际意义。本文基于水电站调峰运行理论、梯级水库优化调度理论和电力市场理论,以黄河中游水电能源基地中具有防洪、供水、发电等综合利用要求的小浪底、西霞院梯级水库为研究对象,对水电站联合调峰运行方式、水电站调峰能力以及水电站短期优化调度进行了深入的研究。论文主要取得了以下成果：(1)考虑小浪底水电站承担调峰任务时的不稳定流影响,在充分发挥西霞院水库的反调节作用的基础上,通过分析水电站的调峰任务的实现方式,对水电站调峰模型进行了深入的探讨,提出了小浪底、西霞院梯级水库短期调峰运用原则和调峰运行方式。(2)根据小浪底水电站短期运行方式,建立了调峰电量最大模型,选取不同方案对小浪底水电站的调峰能力进行了研究,分析了小浪底短期调峰运行与西霞院反调节作用间的关系,制定了小浪底水电站短期运行的调峰能力表,提取了小浪底水电站调峰能力的主要影响因子。(3)从理论角度对梯级水库短期优化调度的模型和优化算法进行探讨,以日、周、月为调度周期,着重对水库常规调度、梯级水库短期联合优化调度和基于最小耗水的最优负荷分配进行了研究,建立了梯级发电量最大模型、梯级发电效益最大模型和耗水量最小模型,采用动态规划算法(DP)和等微增率法对模型进行求解,通过对各计算结果进行对比分析,获得了西霞院水库在梯级联合优化调度中的反调节能力,验证了模型和算法的准确性。(4)结合小浪底、西霞院梯级水库实际运行情况,采用本文建立的模型,分别制定梯级水库短期发电计划、短期调峰发电计划和最优负荷分配计划,通过与实际运行情况进行对比,验证了短期优化调度模型的合理性、实用性、稳定性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究目的与意义
• 1.2.1 研究的目的
• 1.2.2 研究的意义
• 1.3 国内外研究进展
• 1.3.1 优化调度
• 1.3.2 水电调峰
• 1.4 研究的主要内容与技术路线
• 1.4.1 研究对象
• 1.4.2 研究的主要内容
• 1.4.3 研究拟采取的技术路线
• 2 黄河中游梯级水电站概况及基本资料
• 2.1 流域概况
• 2.2 研究所采用的基本资料
• 2.2.1 水库特征水位及水电站主要参数
• 2.2.2 径流资料
• 2.2.3 小浪底水库资料
• 2.2.4 西霞院水库资料
• 2.2.5 其它资料
• 3 水电站调峰运行方式研究
• 3.1 概述
• 3.2 调峰运行方式
• 3.2.1 调峰任务的实现方式
• 3.2.2 梯级水电站调峰模型
• 3.3 小浪底、西霞院短期调峰运行方式
• 3.3.1 小浪底-花园口河段河道基流要求分析
• 3.3.2 电站调峰不稳定流演进及对下游影响分析
• 3.3.3 西霞院水库的反调节作用
• 3.3.4 水电站调峰运用原则和方式
• 4 小浪底、西霞院梯级水库调峰能力研究
• 4.1 概述
• 4.2 梯级水库调峰能力研究
• 4.2.1 水电站调峰模型
• 4.2.2 水电站调峰模型的求解
• 4.3 小浪底、西霞院调峰能力计算
• 4.3.1 问题描述
• 4.3.2 模型的建立及求解
• 4.3.3 计算结果
• 4.4 调峰能力分析
• 5 梯级水库短期优化调度研究
• 5.1 概述
• 5.2 梯级水库短期发电调度特性
• 5.3 梯级水库短期联合优化调度模型
• 5.3.1 发电量/发电效益最大模型
• 5.3.2 耗水量最小模型
• 5.4 短期优化调度模型的求解算法研究
• 5.4.1 动态规划法
• 5.4.2 等微增率法
• 5.5 小浪底、西霞院梯级水电站短期优化调度研究
• 5.5.1 问题描述
• 5.5.2 模型的建立及求解
• 5.5.3 调度期及边界条件的确定
• 5.5.4 计算结果
• 6 小浪底、西霞院梯级水库短期发电调度计划的制定
• 6.1 短期发电计划的制定
• 6.2 短期调峰计划的制定
• 6.3 短期最优负荷分配计划的制定
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录