基于边际效益系数排序的梯级水电站发电调度方法及应用

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近年来,我国社会经济高速发展,国家产业结构不断深入调整。推动水电合理开发,将有效保障我国清洁电力供给,全方位地推进能源结构改善和社会经济的发展。根据“十三五”规划,截至2020年,我国水电总装机容量达到3.8亿k W,在如此庞大的体量之上,对我国丰富的水能资源进行深度挖据并加以利用,提高水资源的利用效率对于确保能源供应的稳定化和经济化具有重大意义,也成为了水电工作者的研究重点。随着水电开发的大规模化,常用的优化手段各有利弊,以DP算法为代表的传统优化调度方法易陷入维数障碍而影响求解效率,启发式智能算法易受搜索规则的限制,陷入局部最优,同时算法的可理解性和结果的可靠性有待考证。为此,本文针对优化调度决策求解困难,从新角度出发,依据边际原则,提出了一种基于边际效益系数排序的的优化调度方法,通过实例验证了可行性与适用性,研究成果如下:(1)针对常用的优化调度技术手段分析研究。按常规方法和优化方法展开,从时间复杂度出发,重点分析了动态规划及其系列算法,同时,对近年来优化调度领域中的新方法进行介绍和研究。(2)从优化调度的本质出发,将其分解为“何时用水”和“用水决策”两个子问题。从两个本质问题入手,借助边际效益框架对优化调度问题进行了经济性分析,明确了在多时段分配用水量时,发电水量不变的情况下,当前时段与未来时段对于同等的发电量来说具有竞争关系,需保证各时段的边际效益均衡才能使相同水量在全部时段产生的经济效益最大。(3)本文针对单位水量带来的发电效益增量进行计算,并依此确定用水时段加载优先级,提出了组合效益系数下的时段加载原则,解决了“何时用水”这一问题。对于水库中水量进行定性和定量分析,推导出了相应求取公式,通过求取预留水量和决策空间,进行定量计算,做出发电决策,解决了“用水决策”这一问题。将研究过程公式化、流程化,提出了基于边际效益系数排序的优化调度计算方法。(4)使用经典四库问题对本文所提方法进行合理性验证,计算结果表明本文方法在四库问题的求解上能够兼顾求解精度和求解效率,验证了本文方法的高效性。同时对YS流域上的水库进行求解,相较对比算法而言,在解决中长期水库优化调度问题时能获得更令人满意的结果,同时在计算耗时上具有显著优势,进一步说明本文方法的实用价值。
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