【摘 要】
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水电作为经济、清洁的可再生能源，在电力系统中不仅能承担基荷，降低碳排放水平，还因其调节迅速的特点，常承担调峰调频任务。随着我国一批巨型水电站的建成投产，逐步形成流域梯级巨型水库群，水库群的协同运行在防洪、发电、航运、供水等多个方面发挥了巨大的经济与社会效益。然而巨型水电站装机容量大，机组台数、型号众多，外送线路繁多，梯级电站之间存在复杂水力电力联系，为梯级巨型水电站短期发电计划编制、计划执行以及厂内经济运行带来了巨大的挑战。在电力市场环境下，如何统筹兼顾多层次复杂约束，充分发掘梯级发电潜力，提升水资源精细
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水电作为经济、清洁的可再生能源，在电力系统中不仅能承担基荷，降低碳排放水平，还因其调节迅速的特点，常承担调峰调频任务。随着我国一批巨型水电站的建成投产，逐步形成流域梯级巨型水库群，水库群的协同运行在防洪、发电、航运、供水等多个方面发挥了巨大的经济与社会效益。然而巨型水电站装机容量大，机组台数、型号众多，外送线路繁多，梯级电站之间存在复杂水力电力联系，为梯级巨型水电站短期发电计划编制、计划执行以及厂内经济运行带来了巨大的挑战。在电力市场环境下，如何统筹兼顾多层次复杂约束，充分发掘梯级发电潜力，提升水资源精细化调度水平，是增强梯级电站市场竞争力的关键。本文围绕梯级巨型水电站短期优化调度核心问题，结合工程实际运行需求，从梯级水电站发电计划编制、计划执行和计划执行情况实时预测三个方面展开研究，深入研究了梯级巨型水电站联合调峰建模及其求解方法，构建了电站、分厂、机组之间的水资源及负荷分配互馈机制，构建了基于数据挖掘手段的电站水位预测方式，实现了梯级巨型水电站水资源短期精细化调度，提升了梯级电站发电效益。本文的部分成果已集成于“金沙江下游~三峡梯级水资源决策支持系统”，并在宜昌长江电力梯调中心成功部署应用。研究工作的主要创新成果如下：
(1)针对梯级电站响应电网调峰需求与发电效益之间的矛盾，综合考虑梯级电站调峰运行方式、电站间水流时滞及水位顶托等因素，提出了峰形廊道调峰约束方式，建立了兼顾调峰效益的三峡-葛洲坝梯级发电量最大模型，通过中长期调度确定的日可用水量确定电站日均出力，根据电网下达的峰形参数形成初始峰形并结合峰荷比范围确定峰形廊道，在廊道范围内采用改进逐步优化逐次逼近(POA-DPSA)混合算法求解模型，快速生成满足调峰需求的梯级电站发电计划。实例研究表明，模型可在满足梯级电站复杂约束的同时兼顾了调峰需求与发电效益，为梯级调度中心提供决策支持。
(2)针对巨型电站多分厂、多机组的特点，提出考虑多分厂约束的巨型水电站厂内经济运行方法，将电站分为分厂、单机两个层次，采用逐次切负荷方法将全站负荷分配到分厂，然后采用水电站最优负荷分配表结合实用化负荷调整策略，将分厂负荷快速分配到单机。实例研究表明，模型可满足巨型电站厂内经济运行复杂约束及求解时效性要求。
(3)为了提升水电站在调峰调频工况下的日水位过程预测精度，保障电站安全稳定运行，利用电站多年历史实际监测数据为训练样本，构建了基于支持向量机的水电站下游水位预测模型，并将其作为下游水位预测知识库嵌入电站日水位过程预测模型，显著提高了电站在调峰工况下的日水位过程预测精度。
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