大规模水电跨省区消纳优化调度建模方法研究结题摘要

随着西南地区金沙江、澜沧江、雅砻江等巨型梯级水电站群集中并网发电，以及溪洛渡-浙江、向家坝-上海等特高压直流水电工程投入运行，我国水电跨省跨区输送规模急剧扩大，带来了非常突出的消纳和调峰调度问题，这是我国大电网平台下亟待解决的重大科学技术问题，直接关系到电网、梯级水电站群安稳经济节能运行。与流域水电站群和省级电网水火电站群的发电调度问题不同，水电跨省区调度实质上是一个多电网多电源的复杂联合优化调度问题，需要处理水电站之间、水电站与电网之间、不同类型电源之间、电网之间等多种关联对象的协调运行问题，包含的电站规模和约束条件集极为庞大，给建模求解带来很大困难。 本项目以南方电网、华东电网及其辖区内各省间的互联电力系统为背景，围绕大水电和大电网协调调度问题，开展了多电网调峰调度建模和求解、大规模梯级水电站群跨省调峰调度、特大规模水电站群和水火电站群降维求解方法的研究，取得了具有重要价值的研究成果，包括大电网多省级电网协调调峰方法、跨省送电梯级水电站群调峰调度两阶段搜索方法、火电切负荷调峰方法、大规模水电站群调度实用化求解策略、梯级水电站群多目标混合优化调度方法等，研发了大水电系统优化调度软件系统和区域电网水火电协调控制软件系统，在华东电网、南方电网、云南电网得到了成功应用，在华东电网实际调度测试可提高上海、江苏、浙江、安徽等省网调峰率约20.5%，相当于在高峰时期可以最多关停11台600MW的火电机组，降低系统煤耗0.9g/kWh，按2013年华东全网火电发电量计算，相当于全年节约标煤91.5万吨，减排二氧化碳240.5万吨，减排二氧化硫2.19万吨，经济效益和社会效益显著。本项目研究成果为缓解我国电网普遍存在的调峰难题提供了可行有效的技术手段，为我国现阶段和未来大水电和大电网的安全、经济、节能运行提供了技术支撑，有助于提升区域乃至全国范围的资源优化配置能力。 2100433B

我国水能资源与电力需求呈逆向分布，经济欠发达的西部占全国水能储量的80%以上，特别是西南五省区市所占比例高达67%。随着西南地区高速开发的水电相继大规模投产，水电跨省区消纳优化调度已成为大电网平台亟待解决的重大科学技术问题，直接关系到电网、梯级水电站群安稳经济节能运行。与流域水电站群和省级电网水火电站群的发电调度问题不同，水电跨省区消纳优化调度实质上是一个多电网多电源的复杂联合优化调度（简称跨网调度）问题，需要处理水电站之间、水电站与电网之间、不同类型电源之间、电网之间等多种关联对象的协调运行问题，包含的电站规模和约束条件集极为庞大，给建模求解带来很大困难。本项目拟致力于两个尺度的水电跨网调度问题：长期跨网调度和短期跨网电力平衡问题，拟以南方电网及其辖区内粤、桂、滇、黔、琼五省间的互联电力系统为背景，结合实际调度运行问题开展研究，目标是建立切实可用的长、短期水电跨网调度模型和求解方法。

以辽宁省东水西调工程为研究实例，围绕跨流域水库群联合调度的两个关键问题：跨流域水库群的复杂系统建模和优化调度模型的高效求解，研究均衡考虑水库调蓄能力与供水压力等多因素的调水量优化分配方法和共同供水目标分配方法，建立相应的水库群联合调度模型，应用基于敏感性分析的降维方法进行求解，生成水库群优化调度规则来指导水库群实际调度，为充分发挥跨流域水库群的综合效益提供理论和技术支持。

针对当前的大规模跨流域水库群联合优化调度关键问题，通过开展多目标优化理论、自适应进化策略和数据挖掘技术等多学科的交叉与融合，研究均衡考虑水库调蓄能力与供水压力的调水量优化分配方法与基于虚拟聚合水库的共同供水目标分配规则，建立相应的水库群联合优化调度模型，应用多目标遗传算法与不等概率动态搜索算法结合的分布式并行计算框架进行求解，生成水库群优化调度规则来指导水库群实际调度。最终形成“调水量优化分配—供水量优化分配—水库群联合优化调度”，一个较为系统的大规模跨流域水库群联合优化调度的基本理论框架，为充分发挥大规模跨流域水库群的综合效益提供理论和技术支持。

2003年7月，国家电监会为发挥市场机制作用，促进跨区跨省送电，优化资源配置，编写的一份关于力跨电省跨区优化调度的一份规则。