一種能應(yīng)用和提高農(nóng)村水電站發(fā)電效益的動態(tài)不確定模型

農(nóng)村水電是清潔的可再生能源，是農(nóng)村重要基礎(chǔ)設(shè)施。農(nóng)村水電的行業(yè)歸屬是水利部門，農(nóng)村水電具有公益性，是農(nóng)村水利建設(shè)的有機組成部分。2011年的中央“一號文件”《 關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》指出“水利是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)不可或缺的首要條件，是經(jīng)濟社會發(fā)展不可替代的基礎(chǔ)支撐，是生態(tài)環(huán)境改善不可分割的保障系統(tǒng)”， 農(nóng)村水電的基礎(chǔ)性和公益性決定農(nóng)村水電應(yīng)該為農(nóng)村的生態(tài)和社會公益服務(wù)。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(chǔ)設(shè)施建設(shè)重要目標(biāo)之一。

據(jù)不完全統(tǒng)計，到2010年，全國水電裝機容量達(dá)到1.9億千瓦，其中農(nóng)村水電已經(jīng)達(dá)到5000萬千瓦。但是農(nóng)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(shè)備已經(jīng)達(dá)到或超過折舊年限，管理和運行現(xiàn)代化技術(shù)水平總體不高，安全生產(chǎn)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(nóng)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(nóng)村水電站運行模式。

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

農(nóng)村水電站由于存在模糊動力特性、瞬時給定負(fù)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(diào)度模型，針對該問題構(gòu)架了基于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的動態(tài)不確定優(yōu)化調(diào)度模型，該模型由環(huán)境預(yù)測數(shù)據(jù)庫、滾動時窗、時窗優(yōu)化模件、時窗驅(qū)動器、反饋校正器等組成。

結(jié)合農(nóng)村水電站電能生產(chǎn)的具體過程對該模型進(jìn)行軟件編制，構(gòu)建了基于I/O調(diào)度觸發(fā)器的環(huán)境預(yù)測數(shù)據(jù)庫，設(shè)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(qū)動器組成的時窗驅(qū)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(diào)度運行與實際僅憑經(jīng)驗運行的對比結(jié)果表明，該模型可以有效地解決農(nóng)村水電站電能生產(chǎn)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(nèi)外雖然對大中型水電站有類似的研究，但是這些研究對農(nóng)村水電站有明顯的不適應(yīng)性。針對農(nóng)村水電站的該項研究填補了國內(nèi)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(fù)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(jìn)行。