一種能應用和提高農村水電站發(fā)電效益的動態(tài)不確定模型

農村水電是清潔的可再生能源，是農村重要基礎設施。農村水電的行業(yè)歸屬是水利部門，農村水電具有公益性，是農村水利建設的有機組成部分。2011年的中央“一號文件”《 關于加快水利改革發(fā)展的決定》指出“水利是現(xiàn)代農業(yè)建設不可或缺的首要條件，是經濟社會發(fā)展不可替代的基礎支撐，是生態(tài)環(huán)境改善不可分割的保障系統(tǒng)”， 農村水電的基礎性和公益性決定農村水電應該為農村的生態(tài)和社會公益服務。同時中央“一號文件”第四條第4點把合理開發(fā)水能資源，作為全面加快水利基礎設施建設重要目標之一。

據(jù)不完全統(tǒng)計，到2010年，全國水電裝機容量達到1.9億千瓦，其中農村水電已經達到5000萬千瓦。但是農村水電站的運行狀況不容樂觀，主要表現(xiàn)在：大量早期建成的水電站設備已經達到或超過折舊年限，管理和運行現(xiàn)代化技術水平總體不高，安全生產隱患突出，早期建成的部分水電項目存在著生態(tài)等諸多問題不斷暴露。依據(jù)中國水利發(fā)展“十二五”規(guī)劃，我國將在“十二五”期間在全國開展農村老水電站的更新改造，形成基于計算機監(jiān)控的現(xiàn)代農村水電站運行模式。

基于計算機監(jiān)控的現(xiàn)代農村水電站是動態(tài)不確定模型建立的基礎，此研究報告刊登于《農村工程學報》2010年第5期，題為“農村水電站電能生產動態(tài)不確定性優(yōu)化調度模型”，第一作者為浙江同濟科技職業(yè)學院張仁貢副教授、通信作者為浙江工業(yè)大學計算機學院王萬良教授。該研究為國家自然科學基金資助項目。

農村水電站由于存在模糊動力特性、瞬時給定負荷和不確定檢修計劃等動態(tài)不確定因素，故不能采用確定環(huán)境下的全局優(yōu)化調度模型，針對該問題構架了基于網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的動態(tài)不確定優(yōu)化調度模型，該模型由環(huán)境預測數(shù)據(jù)庫、滾動時窗、時窗優(yōu)化模件、時窗驅動器、反饋校正器等組成。結合農村水電站電能生產的具體過程對該模型進行軟件編制，構建了基于I/O調度觸發(fā)器的環(huán)境預測數(shù)據(jù)庫，設計了混合確定與不確定約束的滾動時窗，研制了按周期滾動優(yōu)化的時窗優(yōu)化模件，開發(fā)了由定時器和事件驅動器組成的時窗驅動器，形成了具有不確定因素補償功能的反饋校正器。優(yōu)化調度運行與實際僅憑經驗運行的對比結果表明，該模型可以有效地解決農村水電站電能生產的動態(tài)不確定問題，明顯地提高了水電站的發(fā)電效益。

國內外雖然對大中型水電站有類似的研究，但是這些研究對農村水電站有明顯的不適應性。針對農村水電站的該項研究填補了國內空白，同時也很好地與行業(yè)接軌。在現(xiàn)實運行中除了模糊動力特性、瞬時給定負荷和不確定檢修計劃等動態(tài)不確定因素外還有很多其他因素存在，因此該項研究需要繼續(xù)進行。