基于运行区划分的水电站厂内经济运行研究

论文摘要

水电站厂内经济运行是在满足一系列约束条件的情况下,制定机组的启停次序,选择合理的机组台数和组合,并通过计算求解实现机组间负荷的最优分配,获得最大的经济效益。水电站厂内经济运行包括最优负荷分配问题和最优机组组合问题。本文针对这两个问题分别建立了基于遗传算法的数学模型,模型中着重强调了机组运行的安全性。本文以课题组最新的研究成果——将机组的运行区划分为安全运行区、过渡运行区和禁止运行区等三个运行区——为基础,建立了最优负荷分配模型,力求实现安全高效运行。机组在某些水头下的出力范围被禁止运行区分隔为一些离散的区间,负荷分配时确保机组避开禁止区运行,并通过增加适当的惩罚流量的方式控制机组尽量少地在过渡运行区内运行。这样在保证机组安全性的同时很好地兼顾了电站的经济性和出力的连续性。针对模型中机组出力范围被分隔为一些离散区间的情况,本文采用一种自适应遗传模拟退火算法进行求解。在离散约束优化遗传算法的基础上,本文算法进一步引入了自适应的交叉和变异算子、子种群之间迁移算子,加入了局部搜索操作,并结合了模拟退火算法。数值实验表明这些操作确实提高了算法的局部搜索能力和寻优速度。在建立最优机组组合模型时,将机组启停成本等约束转化为耗水量予以考虑,使机组避免频繁开停机。对水口水电站进行了厂内经济运行分析。首先对电站的综合特性曲线进行了数值延伸,并运用神经网络进行拟合,较之以往运用二次曲线拟合的方法,提高了精度。然后将相应的模型和求解方法应用于水口水电站,对某日实际运行情况进行了模拟计算,优化结果与实际运行情况对比表明本文的方法有效、可行。优化后耗水量显著降低,同时避免了机组在禁止运行区内运行,大大减少了机组在过渡运行区内的运行时间,可见对水口水电站施行厂内经济运行在电站的经济效益和安全稳定运行方面,都具有重要意义。最后给出了40m、49m和60m水头水电站在一系列负荷下的机组最优负荷分配结果,以方便电站人员在实际操作中参考执行。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题背景和研究意义
• 1.2 国内外研究概况和发展趋势
• 1.2.1 厂内经济运行的数学模型
• 1.2.2 水电站厂内经济运行模型求解主要方法简介
• 1.3 本文研究的主要内容和方法
• 第2章 基于自适应遗传模拟退火算法的离散约束优化
• 2.1 引言
• 2.2 遗传算法简介
• 2.2.1 遗传算法概要
• 2.2.2 遗传算法求解过程
• 2.3 遗传模拟退火算法
• 2.3.1 模拟退火算法简介
• 2.3.2 遗传模拟退火算法
• 2.4 离散约束优化问题求解
• 2.4.1 问题描述
• 2.4.2 求解算法的设计和实现
• 2.5 函数测试
• 2.5.1 测试1
• 2.5.2 测试2
• 2.6 小结
• 第3章 水电站厂内经济运行遗传算法模型的建立
• 3.1 引言
• 3.2 最优负荷分配模型及其求解
• 3.2.1 最优负荷分配模型
• 3.2.2 模型中机组运行区的处理
• 3.3 最优机组组合模型及其求解
• 3.3.1 最优机组组合模型
• 3.3.2 模型求解
• 3.4 小结
• 第4章 水口电站的厂内经济运行研究
• 4.1 水口电站基本情况
• 4.2 机组特性曲线的延伸计算
• 4.3 机组流量特性曲线的绘制和神经网络拟合
• 4.4 机组组合流量特性计算
• 4.5 水口机组运行区划分及约束处理
• 4.5.1 水口机组运行区划分
• 4.5.2 运行区约束处理
• 4.6 改进遗传算法在水口电站的应用和分析
• 4.7 典型水头下负荷分配
• 4.8 小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果