一種能應用和提高農村水電站發電效益的動態不確定模型

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展的決定》指出“水利是現代農業建設不可或缺的首要條件，是經濟社會發展不可替代的基礎支撐，是生態環境改善不可分割的保障系統”， 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。

據不完全統計，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等諸多問題不斷暴露。依據中國水利發展“十二五”規劃，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，形成基于計算機監控的現代農村水電站運行模式。

基于計算機監控的現代農村水電站是動態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不確定性優化調度模型”，第一作者為浙江同濟科技職業學院張仁貢副教授、通信作者為浙江工業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不確定因素，故不能采用確定環境下的全局優化調度模型，針對該問題構架了基于網絡控制系統的動態不確定優化調度模型，該模型由環境預測數據庫、滾動時窗、時窗優化模件、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調度觸發器的環境預測數據庫，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化的時窗優化模件，開發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不確定問題，明顯地提高了水電站的發電效益。

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接軌。在現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進行。