本文通过对水电站经济运行问题的优化,用面向对象的软件构造,完成约束满足问题CSP(Constraint Satisfaction Problem)的推理求解,实现了知识表示、约束传递、智能回溯,并在微机上模拟运行。用面向对象、人工智能的方式解决水电站机组间负荷动态调度问题,编制了《全数字仿真自动发电控制系统》平台, 其生成结果的分析和证明由《水电站经济运行最优解的证明》完成。

人工智能与水电站经济运行

齐学义 李沛

（兰州理工大学流体动力与控制学院，兰州，730050）

摘 要：本文通过对水电站经济运行问题的优化，用面向对象的软件构造，完成约束满足问题

CSP（Constraint

Satisfaction Problem）的推理求解，实现了知识表示、约束传递、智能回溯，并在微机上模拟运行。用面向对象、人工智能的方式解决水电站机组间负荷动态调度问题，编制了《全数字仿真自动发电控制系统》平台, 其生成结果的分析和证明由《水电站经济运行最优解的证明》完成。

关键词：水电站； 微增率； 经济运行； 人工智能； 产生式系统 中图分类号：TK730.7 文献标识码：A

0背景

随着经济的快速发展，电力生产的供需矛盾也日见突出，在国家加大新的电源、电网投资、建设的同时，如何充分发挥现有电站的潜能，提高其水能利用率，使水电站的运行由粗放式转向集约化，引起了发电企业的广泛关注。

欧、美发达国家优化运行资料表明，大型水电站厂内优化运行的效益为0.5%～3.0%。八十年代中期，我国某年平均发电量22亿kW.h的水电站，实行厂内优化运行后，效益提高4.6％，增加发电量1.03亿kW.h。我国水电运行经验表明，仅从软件方面着手，编制科学合理的运行调度方案，在增加投入不多的情况下，就可以使其发电效益在原有的基础上再提高约(2～6)％[1]；到2001年底，全国已建成中小水电站65000多座，遍布全国1600多个县；由此可见，用信息技术带动传统产业在电力行业的必要性，并且有非常广阔的前景。

1水电行业运行现状

在水力发电领域，传统的经济运行方法，

收稿日期：

项 目：校学术梯队与特色研究方向资助项目

作者简介：齐学义(1945-),男，辽宁人；工学硕士，教授，博士生导师，教学名师；享受国务院政府津贴。主要从事流体动力与控制学科的教学与科研工作，主要研究方向为流体机械内部流场的性能研究。

主要有：微增率法、动态规划法、分支界法以

及据每台机组最大可能出力按比例分配负荷的折中方法（目前的水电站经济运行大多采用此方法），其中动态规划法和分支界法更多的是求解问题的思维方式，其实现须采取具体的综合策略，微增率法是根据总出力与总耗水量 的函数关系由微分学的极小值定理导出，具有 理论上的严谨性。目前我国的AGC应用主要基于电网调度，针对水头变化小（即大库容）的电站，根据网上的需要确定其负荷，然后用微增率法在机组间分配负荷，即定负荷→最小化流量。从使用的情况来看，由于软件编制的出发点不是基于水轮发电机组运行工况，从而导致有些电站使用效果很不理想。如黄河中游的万家寨电站单机出力180MW，装机6台，由天阿公司和希科公司制造，由于AGC软件负荷分配不合理，导致其机组长期在振动区运行，叶片与上冠处出现裂纹，给机组安全运行带来了极大的隐患。

任何科学问题都离不开其论域。由于微增率法是根据数学理论推导而来，其工程实用面临很大的实现难题：

a要求所有的并联运行机组的微增率随功率变化的曲线下凹；流量随功率变化应为均匀的条件在实际运行的机组中是不可满足的。水轮机转轮是通过实验定型的，微增率只是其派生出来的表象参数，且随功率变化的曲线凹凸是无确定规律的，因而流量也并不随功率变化而均匀变化。

b 用微增率法，对于连续的工况变化求取微增