水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

以珊溪水電站為例,采用windows2000、vb6.0、access2000、mgcs6.52組態(tài)軟件等開發(fā)工具,構(gòu)建了系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)管理、圖形管理、計算分析、數(shù)據(jù)查詢、權(quán)限設(shè)置6大功能模塊,并運用系統(tǒng)構(gòu)建、數(shù)據(jù)庫維護(hù)、動力特性生成、有功負(fù)荷優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)。應(yīng)用和實施結(jié)果表明,該系統(tǒng)行之有效,可提高發(fā)電效益2%,實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo),可供借鑒。

針對水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行系統(tǒng)(eoshs)軟件開發(fā)過程的相對獨立、軟件更新困難而造成重復(fù)開發(fā)、資源浪費等現(xiàn)象,運用統(tǒng)一建模語言(uml)建立eoshs的靜態(tài)模型(用例圖、類圖、包圖)和動態(tài)模型(活動圖),這些模型不僅可以提高系統(tǒng)開發(fā)的質(zhì)量,也為水電站自動化系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計提供了參考。

通過建立某水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行的數(shù)學(xué)模型,運用遺傳算法制訂該水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行的控制計劃。通過對初值的敏感性、收斂速度和優(yōu)化結(jié)果三方面驗證,發(fā)現(xiàn)遺傳算法對初值不敏感且收斂速度較快。當(dāng)遺傳算法精度逐漸增大時,搜索速度逐漸減慢,且搜索效率降低,這時需要進(jìn)行算法的改進(jìn)。

采用先進(jìn)的c/s體系結(jié)構(gòu),結(jié)合sqlserver2000數(shù)據(jù)庫,通過ado技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫訪問,在vc環(huán)境下利用atl開發(fā)com組件技術(shù)進(jìn)行了部分組件的開發(fā),集成到中間層構(gòu)成系統(tǒng)的一部分;同時將廠內(nèi)經(jīng)濟運行的二次優(yōu)化納入系統(tǒng)軟件,開發(fā)了水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行系統(tǒng)。應(yīng)用實踐表明,其經(jīng)濟運行結(jié)果比較理想,實際應(yīng)用價值高,具有通用性好、技術(shù)含量高、維護(hù)方便等特點。

水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行系統(tǒng)ecorun2.0是水電站動力特性分析軟件、日負(fù)荷特性分析軟件和負(fù)荷分配軟件的集成.系統(tǒng)的開發(fā)采用microsoftvisualbasic6.0可視化平臺,使用microsoftaccess2000數(shù)據(jù)庫,采用clint/server構(gòu)架模式.它具有通用性好、技術(shù)含量高、專業(yè)性強、功能齊全等特點.應(yīng)用實踐表明,水電站采用本軟件實行廠內(nèi)經(jīng)濟運行,可以增發(fā)電能,節(jié)約耗水.

1概述\r\n遺傳算法《geneticalgorithm）是一種基于生物遺傳和進(jìn)化過程的計算機模擬，遺傳算法使得各種人工系統(tǒng)具有優(yōu)良的自適應(yīng)能力和優(yōu)化能力，遺傳算法所借鑒的生物學(xué)基礎(chǔ)就是生物的遺傳和進(jìn)化。在進(jìn)化論中，每一物種在不斷的發(fā)展過程中都是越來越適應(yīng)環(huán)境，物種的基本特征被后代繼承，但后代又不完全與父代相同。對于這種新的變化，若適應(yīng)環(huán)境，則被保留下來；否則，就將被淘汰。亦即適者生存，不適者淘汰。遺傳算法就是模仿了生物的遺傳、進(jìn)化原理，并引用了隨機統(tǒng)計原理而形成的優(yōu)化算法。

水電站實行經(jīng)濟運行既可帶來巨大的經(jīng)濟效益,又可以節(jié)約寶貴的水資源。文章介紹了一種新的模擬優(yōu)化算法——蟻群算法,并根據(jù)水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行問題與旅行商問題的相似性,通過合理處理約束條件與目標(biāo)函數(shù),將水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行問題轉(zhuǎn)化為旅行商問題,從而提出了一種用蟻群算法求解水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行問題的數(shù)學(xué)模型。實例驗證表明此方法具有較高的實用價值。

大容量巨型水電站普遍具有高壩、高水頭、高負(fù)荷的運行特征,給電網(wǎng)安全帶來隱患。本文從調(diào)度工作出發(fā),在滿足機組運行安全的前提下,探討一種實用化的水電站廠內(nèi)經(jīng)濟分配方法。分析結(jié)果表明,該方法能夠有效滿足調(diào)度人員工作需求,是一種切實可行的負(fù)荷分配方法。

目前,水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行的實際應(yīng)用在中小型水電站上取得了較好的成效,而在巨型水電站上卻缺乏深入的研究。以瀑布溝水電站(發(fā)電容量3600mw)為研究實例,根據(jù)巨型電站的實際生產(chǎn)運行情況,充分考慮了其所擔(dān)負(fù)的電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻的任務(wù),增加了避免機組出力大面積轉(zhuǎn)移的約束條件;以水電站耗水量最小為目標(biāo),建立了準(zhǔn)實時優(yōu)化分配的數(shù)學(xué)模型,采用改進(jìn)的時間-空間動態(tài)規(guī)劃算法進(jìn)行求解。計算結(jié)果顯示瀑布溝電廠日發(fā)電耗水率由2.652m3/(kw×h)下至降2.585m3/(kw×h);廠內(nèi)經(jīng)濟運行可將經(jīng)濟效益提高近2.5%;平均計算耗時0.168s。與采用遺傳算法(geneticalgorithm,ga)計算所得結(jié)果對比表明,該模型求解精度高,運算速度快,有較強工程實用價值,是一種提高巨型水電站水能利用率和發(fā)電效益的有效方法。

在柘溪、鳳灘水電站機組原型效率試驗基礎(chǔ)上，依據(jù)耗水量最小原則，用查表法實現(xiàn)了廠內(nèi)經(jīng)濟運行，柘溪水電站節(jié)能率２８１％，經(jīng)濟效益顯著。該法簡明、直觀，成果使用方便，并可與計算機監(jiān)控系統(tǒng)配合使用。

大容量巨型水電站普遍具有高壩、高水頭、高負(fù)荷的運行特征,給電網(wǎng)安全帶來隱患。本文從調(diào)度工作出發(fā),在滿足機組運行安全的前提下,探討一種實用化的水電站廠內(nèi)經(jīng)濟分配方法。分析結(jié)果表明,該方法能夠有效滿足調(diào)度人員工作需求,是一種切實可行的負(fù)荷分配方法。

介紹一種將懲罰函數(shù)、動態(tài)修正出力-流量(n-q)關(guān)系與優(yōu)化算法相結(jié)合實現(xiàn)水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行的方法。該方法可針對短期優(yōu)化調(diào)度結(jié)果(日負(fù)荷過程)制定啟停計劃,實現(xiàn)負(fù)荷的經(jīng)濟分配,并且考慮了機組間的效率差異、機組啟停成本、氣蝕振動區(qū)、機組可用性及主接線方式等約束條件。算例表明該方法不僅能解決廠內(nèi)經(jīng)濟運行的多約束問題,而且能與電力市場下的短期優(yōu)化調(diào)度很好地結(jié)合起來。該方法易于實現(xiàn)程序設(shè)計且計算速度快。

本文試圖根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷和電站水頭的實時變化情況,進(jìn)行廠內(nèi)經(jīng)濟運行的優(yōu)化計算。當(dāng)廠內(nèi)經(jīng)濟運行優(yōu)化計算能夠達(dá)到一定的速度要求時,即可認(rèn)為實現(xiàn)了水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行準(zhǔn)實時系統(tǒng)。選擇某中型水電站進(jìn)行廠內(nèi)經(jīng)濟運行實時系統(tǒng)的模擬實驗,結(jié)果表明對水電站的4臺機組進(jìn)行實時優(yōu)化,平均計算時間在02秒以內(nèi),即實現(xiàn)了廠內(nèi)經(jīng)濟運行的準(zhǔn)實時系統(tǒng)。

高負(fù)荷、高水頭以及高壩運行等大容量水電站特征,對電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生較大的安全隱患。文章根據(jù)水電站機組安全運行要求和調(diào)度工作相關(guān)經(jīng)驗,以觀音閣水電站為例,通過分析動態(tài)規(guī)劃理論與水電優(yōu)化準(zhǔn)則,探討了廠內(nèi)最經(jīng)濟分配實用方法。研究表明:在水電站負(fù)荷分配方面該方法具有一定的實用性與科學(xué)性,能夠滿足廠區(qū)調(diào)度人員和機組安全運行的要求,可為提升水電站管理水平與經(jīng)濟效益提供一定參考依據(jù)。

水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行是電力系統(tǒng)的重要研究課題,能有效增加水電站的經(jīng)濟效益。本文將類電磁機制算法用于水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行研究中。該算法模擬電磁場中帶電粒子間的吸引與排斥機制,將搜索解類比為帶電粒子,然后按一定的準(zhǔn)則通過局部搜索、計算合力和移動粒子等環(huán)節(jié)使搜索粒子朝最優(yōu)解移動。該算法具有全局優(yōu)化能力強,編程實現(xiàn)簡單,收斂性好等優(yōu)點。與水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行研究的多種已有方法進(jìn)行仿真對比,結(jié)果證實該算法可有效解決水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行問題,可將該算法推廣應(yīng)用到電力系統(tǒng)的其它問題研究中。

黃河流域水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行系統(tǒng)(ecorun2.5)是一款對黃河流域的局部水資源進(jìn)行微觀分配與優(yōu)化的計算機軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了遺傳算法、動態(tài)規(guī)劃法等優(yōu)化算法。用戶可以針對流域的不同電站選擇合適的算法模塊,通過目錄樹對流域各水電站的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行管理、分析和比較,從而形成統(tǒng)一管理、微觀分析和縱向比較相結(jié)合的軟件特性,打破了傳統(tǒng)的只注重單個電站優(yōu)化運行的研究模式,是廠內(nèi)經(jīng)濟運行研究領(lǐng)域的一種創(chuàng)新。

水電站動力特性數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用內(nèi)部數(shù)據(jù)庫和外部數(shù)據(jù)庫相結(jié)合的方式,開發(fā)過程中創(chuàng)新性運用了海量數(shù)據(jù)存儲機制、數(shù)據(jù)訪問協(xié)調(diào)機制和過程自動觸發(fā)機制。這些創(chuàng)新性技術(shù)機制的應(yīng)用滿足了水電站動力特性分析軟件必須具備的海量數(shù)據(jù)存儲、內(nèi)外聯(lián)合訪問、混合數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)自動計算和插值自動修正等一系列特殊功能。該數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)無論從總體構(gòu)架,還是從具體的設(shè)計與開發(fā)都具有一定的先進(jìn)性,可以為其他水電站高級應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)庫開發(fā)提供借鑒。

隨著電站裝機容量和機組臺數(shù)的不斷增加,利用動態(tài)規(guī)劃求解水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行問題,將面臨\"維數(shù)災(zāi)\"和實效性問題。近些年,粒子群算法作為一種新型的群體智能優(yōu)化方法,由于能夠彌補動態(tài)規(guī)劃計算時間長、內(nèi)存占用量大等諸多不足,在水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行等方面得到了廣泛重視?，F(xiàn)有文獻(xiàn),大多數(shù)從方法的應(yīng)用角度探討較多,但從替代動態(tài)規(guī)劃的必然性和潛力方面探討較少,鮮有實例分析。本文以百萬級裝機千瓦的烏江渡水電站為實例,深入分析與比較了粒子群算法與動態(tài)規(guī)劃的優(yōu)劣,認(rèn)為粒子群算法是代替動態(tài)規(guī)劃、求解裝機規(guī)模龐大的巨型水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行的有效方法。

差分進(jìn)化算法(differentialevolution,de)是一種基于群體的進(jìn)化算法,通過群體內(nèi)個體間的合作與競爭產(chǎn)生的群體智能指導(dǎo)優(yōu)化搜索。文中將其改進(jìn)的方法應(yīng)用于以水電站運行成本最小為目標(biāo)的優(yōu)化模型。該模型考慮了機組能量特性差異,以旋轉(zhuǎn)備用、啟停成本、氣蝕振動區(qū)、機組可用性等指標(biāo)作為約束條件。實例計算表明,該方法克服了傳統(tǒng)方法在處理多約束、多維優(yōu)化問題上的困難。

針對小型水電站機組實際特性和理論特性存在著較大差異,供水方式一般采用聯(lián)合供水,因水頭損失與機組流量分配有關(guān)的特點,本文以遺傳算法為基礎(chǔ),考慮機組效率修正和機組段的水頭損失進(jìn)行廠內(nèi)經(jīng)濟運算。以一個實際的小型水電站為例,說明了遺傳算法用于小型水電站的可行性和有效性。

以發(fā)電耗流量最小建立經(jīng)濟運行數(shù)學(xué)模型,通過模擬蜜蜂交配過程中的婚飛行為,提出了一種蜜蜂進(jìn)化算法(hbea),在雜交過程中引入了外來雄蜂提高子代多樣性,又引入工蜂對子代喂以蜂王漿提高群體適應(yīng)度。通過schwefel’s函數(shù)仿真測試證明了hbea的可行性。以烏江渡水電站經(jīng)濟運行為例,結(jié)果表明該算法解決水電站經(jīng)濟運行問題行之有效。

針對重慶大唐彭水水電廠優(yōu)化運行管理的迫切需求,以雙層嵌套的混合粒子群優(yōu)化模型為基礎(chǔ),提出了基于.netframework的彭水水電站廠內(nèi)經(jīng)濟運行系統(tǒng)解決方案.詳細(xì)論述了彭水水電廠廠內(nèi)經(jīng)濟運行系統(tǒng)架構(gòu)及實現(xiàn)技術(shù),根據(jù)彭水電廠實際需求設(shè)計了系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu).實際運行情況表明,該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、界面友好、交互性強,能夠有效提高水電站運行管理水平,具有良好的工程應(yīng)用價值.