水电站日负荷时空演化机理研究

With the arising of the problems, such as the large number of hydropower stations, the closely hydro and hydraulic connection between cascade plants and the demand of shipping and environment protection, the short-time scheduling of hydropower system is facing many fundamental scientific and technical problems, such as the unclear spatial-temporal characteristics of daily load, the curse of dimension and so on. Based on the hydropower stations, the bottom-up (stations-cascade reservoirs-basin-hydropower system) research thinking, the daily load model is proposed. Then, centered on the key problems, including the structure and parameters of the daily load model; the transform mechanism between the daily load model and daily load process; the connection of the spatial-temporal parameters of different cascade plants; this project will try to analyze the spatial-temporal variations of daily load, construct the daily load model, set up and solve the mathematical model of hydropower station Short-term Optimal Dispatch on the basis of daily load model. Based on results of the researches the rules of the spatial-temporal relations of the daily load of hydropower plant and the way to achieve the daily load process of the cascade plants will be prevailed, which can make the short -time regulation rules of power station group more clear and it gives a new method to avoid the "curse of dimensionality", moreover, it can provide scientific basis and technical support for load regulation of peak and the high-efficiency utilization of hydropower resources.

随着我国水电站数目逐渐庞大、梯级水力水利联系日益紧密、航运和生态环境综合利用要求愈加复杂等问题的出现，水电系统短期优化调度面临日负荷时空变化规律不够明晰、"维数灾"难以解决等科技难题。本项目拟采取以水电站为本、遵循自下而上（水电站-梯级-流域-水电系统）的研究思路，提出"日负荷模型"概念，并围绕日负荷模型结构和时空特征参数关联机制、水电站日负荷模型与日负荷过程之间转换机制及梯级水电站之间日负荷模型时空特征参数关联机制等关键科学问题，开展日负荷时空变化特性分析、日负荷模型构建、及基于日负荷模型的水电站和梯级水电站短期优化调度数学模型与求解方法研究，以揭示水电站日负荷演化机理和梯级水电站之间日负荷相互作用机理，提出水电站和梯级日负荷过程生成方法，为明晰水电站群短期科学调度规律、避免水电系统"维数灾"探寻新的研究思路与方法，并为发挥水电系统调峰能力、实现水电资源的高效利用提供科学依据和技术支撑。

随着我国水电站数目逐渐庞大、梯级水力水利联系日益紧密、航运和生态环境综合利用要求愈加复杂等问题的出现，水电系统短期优化调度面临日负荷时空变化规律不够明晰、“维数灾”难以解决等科技难题。本项目拟采取以水电站为本、遵循自下而上（水电站—梯级—流域）的研究思路，开展水电站短期优化调度研究，取得以下主要研究成果：.（1）构建了机组负荷模型和机组启停模型。以机组为单元，提出了机组负荷模型ULM； ULM进一步组合成复杂的水电站出力过程，进而提出了机组启停模型UCM；以水库特性曲线、水能公式及水头计算方法为依据，基于两个基本假设提出定负荷条件下相邻时段间机组发电流量差的递推计算法，避免了水电站短期优化调度嵌套厂内负荷优化分配的问题。.（2）解析日负荷时空变化特性、构建日负荷模型。基于生产实践中水电站日负荷图的综合分析，进行合理的时空降维，提出了日负荷模型DLM；采用统计方法、推导法、经验分析法等方法率定了DLM的参数，为水电站短期科学调度的提供了坚实的基础。.（3）研究了基于DLM的水电站短期优化调度模型构建及求解方法。以峰、腰、基荷为空间特征参数，特征负荷的运行时间为时间特征参数概化描述日负荷过程，研究了日负荷过程与日负荷模型的时空特征参数的转化机制，提出了实例水电站短期优化调度数学模型的建模和求解方法，缓解了大规模水电站群联合运行的维数灾问题。.（4）研究了基于DLM的梯级水电站短期优化调度模型构建及求解方法。分析了梯级水电站之间日负荷模型的匹配关系和时空特征参数关联与转换关系，提出了实例梯级水电站短期优化调度数学模型的建模和求解方法，为流域水库群的科学调度提供了重要技术支撑。