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抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模優(yōu)化與評(píng)估

抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模優(yōu)化與評(píng)估

出版社：科學(xué)出版社出版時(shí)間：2021-05-01
開本： 16開 頁(yè)數(shù)： 389
中 圖 價(jià):¥131.0(7.8折) 定價(jià)  ¥168.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模優(yōu)化與評(píng)估 版權(quán)信息

  • ISBN：9787030650030
  • 條形碼：9787030650030 ; 978-7-03-065003-0
  • 裝幀：一般膠版紙
  • 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
  • 重量：暫無(wú)
  • 所屬分類：>

抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模優(yōu)化與評(píng)估 本書特色

本書抽水蓄能機(jī)組非線性系統(tǒng)建模與辨識(shí)、自動(dòng)控制、水電生產(chǎn)過程自動(dòng)化等領(lǐng)域的科研、管理和教學(xué)人員閱讀，也可作為相關(guān)專業(yè)研究生和高校學(xué)生的專業(yè)讀物。

抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模優(yōu)化與評(píng)估 內(nèi)容簡(jiǎn)介

徐艷和綠色能源快速發(fā)展以及能源結(jié)構(gòu)深化改革背景下，我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)發(fā)展迅速，可逆式抽水蓄能機(jī)組研發(fā)、制造、應(yīng)用和維護(hù)向高水頭、大容量、智能化方向發(fā)展。抽水蓄能機(jī)組可逆式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及各工況之間的復(fù)雜切換方式，使得水泵水輪機(jī)流道內(nèi)流態(tài)紊亂、水力瞬變規(guī)律呈現(xiàn)不確定性，機(jī)組壓力脈動(dòng)和空化現(xiàn)象較常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)組更為普遍。上述特點(diǎn)不僅對(duì)機(jī)組調(diào)節(jié)、電站穩(wěn)定運(yùn)行造成極大的困難，而且給機(jī)組的安全高效運(yùn)行帶來(lái)一系列亟待解決的靠前學(xué)術(shù)前沿問題和工程技術(shù)難題。為此，針對(duì)抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模與控制優(yōu)化及狀態(tài)評(píng)估涉及的關(guān)鍵科學(xué)問題，提出抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)全工況建模與模型參數(shù)辨識(shí)方法；引入非線性控制、分?jǐn)?shù)階PID控制以及預(yù)測(cè)控制等控制理論，構(gòu)建復(fù)雜工況激勵(lì)下調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制優(yōu)化策略與方法體系；建立甩負(fù)荷、水泵工況斷電工況的機(jī)組導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化模型，探究特別工況對(duì)機(jī)組設(shè)備狀態(tài)的影響；在理論研究成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)開發(fā)抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制優(yōu)化與性能評(píng)估應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與仿真試驗(yàn)一體化裝置系統(tǒng)的集成與應(yīng)用。

抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模優(yōu)化與評(píng)估 目錄

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 抽水蓄能電站地位與建設(shè)現(xiàn)狀 1
1.2 抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn)與挑戰(zhàn)性問題 4
1.3 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)辨識(shí)與控制優(yōu)化研究現(xiàn)狀 6
1.3.1 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)辨識(shí)研究現(xiàn)狀 7
1.3.2 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制優(yōu)化研究現(xiàn)狀 10
1.4 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估研究現(xiàn)狀 13
1.4.1 故障診斷研究現(xiàn)狀 13
1.4.2 狀態(tài)趨勢(shì)預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀 15
1.4.3 狀態(tài)評(píng)估研究現(xiàn)狀 17
參考文獻(xiàn) 18
第2章 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)全工況建模方法 24
2.1 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模與數(shù)值仿真 25
2.1.1 可逆式水泵水輪機(jī)數(shù)學(xué)模型 25
2.1.2 過水系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 44
2.1.3 調(diào)速器數(shù)學(xué)模型 57
2.1.4 發(fā)電/電動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型 59
2.1.5 調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性分析與數(shù)值仿真 62
2.2 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型參數(shù)辨識(shí) 85
2.2.1 基于粒子群算法的模型參數(shù)辨識(shí) 86
2.2.2 基于改進(jìn)回溯搜索算法的模型參數(shù)辨識(shí) 94
2.2.3 基于改進(jìn)萬(wàn)有引力搜索算法的模型參數(shù)辨識(shí) 100
2.2.4 基于灰狼算法的模型參數(shù)辨識(shí) 105
2.2.5 稀疏-魯棒-*小二乘支持向量機(jī)模型參數(shù)辨識(shí) 115
參考文獻(xiàn) 135
第3章 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)復(fù)雜工況控制優(yōu)化 139
3.1 啟發(fā)式增益自適應(yīng)PID控制 139
3.1.1 控制器原理 140
3.1.2 參數(shù)優(yōu)化 143
3.1.3 實(shí)例研究 147
3.2 智能非線性PID控制 153
3.2.1 非線性PID控制 153
3.2.2 智能控制 157
3.2.3 實(shí)例研究 158
3.3 自適應(yīng)快速預(yù)測(cè)-模糊PID控制 163
3.3.1 模糊PID控制 163
3.3.2 滾動(dòng)預(yù)測(cè)機(jī)制 165
3.3.3 自適應(yīng)快速模糊分?jǐn)?shù)階PID控制 167
3.3.4 實(shí)例研究 168
3.4 多目標(biāo)分?jǐn)?shù)階PID控制 171
3.4.1 多目標(biāo)優(yōu)化問題定義 172
3.4.2 第三代多目標(biāo)非支配排序遺傳算法 173
3.4.3 改進(jìn)第三代多目標(biāo)非支配排序遺傳算法 176
3.4.4 基于LCNSGA-Ⅲ的多目標(biāo)分?jǐn)?shù)階PID控制 184
3.5 自適應(yīng)預(yù)測(cè)-模糊PID*優(yōu)控制 193
3.5.1 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)CARIMA模型 193
3.5.2 自適應(yīng)預(yù)測(cè)-模糊PID控制器設(shè)計(jì) 198
3.5.3 自適應(yīng)預(yù)測(cè)-模糊PID控制優(yōu)化 201
3.5.4 實(shí)例研究 204
3.6 基于機(jī)理建模與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)融合的廣義預(yù)測(cè)控制 211
3.6.1 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)間序列模型 211
3.6.2 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)廣義預(yù)測(cè)控制 216
3.6.3 實(shí)例研究 226
3.7 基于T-S模糊模型辨識(shí)的廣義預(yù)測(cè)控制 233
3.7.1 廣義預(yù)測(cè)控制基本原理 233
3.7.2 T-S模糊模型辨識(shí) 233
3.7.3 實(shí)例研究 237
3.8 一次調(diào)頻工況穩(wěn)定性分析及控制優(yōu)化 250
3.8.1 控制參數(shù)敏感性分析 250
3.8.2 控制參數(shù)優(yōu)化 251
參考文獻(xiàn) 253
第4章 抽水蓄能機(jī)組極端工況控制優(yōu)化與設(shè)備影響評(píng)估 256
4.1 水泵斷電工況導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化 256
4.1.1 多目標(biāo)優(yōu)化方法 257
4.1.2 模糊滿意度評(píng)價(jià)函數(shù) 259
4.1.3 實(shí)例研究 259
4.2 甩負(fù)荷工況導(dǎo)葉控制規(guī)律優(yōu)化 262
4.2.1 多目標(biāo)優(yōu)化方法 263
4.2.2 模糊滿意度評(píng)價(jià)函數(shù) 263
4.2.3 實(shí)例研究 263
4.3 甩負(fù)荷工況導(dǎo)葉與球閥聯(lián)動(dòng)關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化 266
4.3.1 甩負(fù)荷導(dǎo)葉一段直線關(guān)閉規(guī)律 267
4.3.2 甩負(fù)荷導(dǎo)葉與球閥聯(lián)動(dòng)關(guān)閉規(guī)律優(yōu)化 269
4.4 水泵斷電工況關(guān)鍵指標(biāo)定量分析 272
4.4.1 關(guān)鍵指標(biāo)分析流程 273
4.4.2 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)關(guān)鍵指標(biāo)分析 274
4.4.3 多場(chǎng)景仿真數(shù)據(jù)指標(biāo)分析 279
4.5 水泵斷電工況軸系結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算與主軸運(yùn)行軌跡分析 287
4.5.1 可逆式水泵水輪機(jī)三維建模 287
4.5.2 全流道流場(chǎng)仿真 299
4.5.3 軸系有限元強(qiáng)度分析 312
參考文獻(xiàn) 326
第5章 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制優(yōu)化與性能評(píng)估系統(tǒng)開發(fā) 328
5.1 系統(tǒng)邏輯架構(gòu) 328
5.1.1 表示層 330
5.1.2 業(yè)務(wù)邏輯層 331
5.1.3 數(shù)據(jù)訪問層 331
5.2 系統(tǒng)功能模塊 331
5.2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示 331
5.2.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ) 332
5.2.3 暫態(tài)過程仿真 340
5.2.4 模型參數(shù)辨識(shí) 342
5.2.5 控制穩(wěn)定性分析 343
5.2.6 控制優(yōu)化 343
5.2.7 故障樹模型與故障診斷 345
5.2.8 專家系統(tǒng)故障診斷 350
5.2.9 狀態(tài)模糊層次綜合評(píng)估與狀態(tài)評(píng)估 352
5.2.10 狀態(tài)趨勢(shì)預(yù)測(cè) 357
5.2.11 報(bào)告管理 363
參考文獻(xiàn) 364
第6章 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)與一體化裝置設(shè)計(jì)及研發(fā) 365
6.1 一體化裝置與計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信 365
6.2 一體化裝置與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的通信協(xié)議 370
6.2.1 Modbus RTU協(xié)議 370
6.2.2 Modbus TCP協(xié)議 371
6.3 一體化裝置與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集 374
6.4 一體化裝置硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 375
6.4.1 一體化裝置硬件設(shè)計(jì) 375
6.4.2 一體化裝置硬件實(shí)現(xiàn) 385
參考文獻(xiàn) 388
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抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)建模優(yōu)化與評(píng)估 節(jié)選

第1章 緒 論 　　在綠色能源快速發(fā)展以及能源結(jié)構(gòu)深化改革背景下，我國(guó)抽水蓄能電站建設(shè)發(fā)展迅速，可逆式抽水蓄能機(jī)組研發(fā)、制造、應(yīng)用和維護(hù)向高水頭、大容量、智能化方向發(fā)展，抽水蓄能技術(shù)代表了世界先進(jìn)水平。抽水蓄能電站以其調(diào)峰填谷的獨(dú)特運(yùn)行特性，發(fā)揮著調(diào)節(jié)負(fù)荷、促進(jìn)電力系統(tǒng)節(jié)能和維持電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的功能，逐步成為我國(guó)電力系統(tǒng)不可或缺的調(diào)節(jié)手段。我國(guó)已建成的抽水蓄能電站單機(jī)容量大、布置復(fù)雜、引水道長(zhǎng)，可逆式水泵水輪機(jī)的運(yùn)行方式、固有的“S”特性區(qū)域和“駝峰”特性區(qū)域，使得抽水蓄能電站機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制呈現(xiàn)高度復(fù)雜特性。 　　進(jìn)一步，抽水蓄能機(jī)組可逆式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及各工況之間的復(fù)雜切換方式，使得可逆式水泵水輪機(jī)流道內(nèi)流態(tài)紊亂、水力瞬變規(guī)律呈現(xiàn)不確定性，機(jī)組空載開機(jī)、工況切換過渡過程引發(fā)的壓力脈動(dòng)和空化現(xiàn)象較常規(guī)水輪發(fā)電機(jī)組更為普遍；機(jī)組發(fā)生發(fā)電方向甩負(fù)荷與抽水方向水泵斷電工況等大波動(dòng)激勵(lì)擾動(dòng)時(shí)，由此引發(fā)的水力瞬變對(duì)機(jī)組軸系系統(tǒng)及其壓力管道系統(tǒng)的安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重的威脅，不利于機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。上述特點(diǎn)不僅對(duì)抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)、電站穩(wěn)定運(yùn)行造成極大的困難，而且給機(jī)組的安全高效運(yùn)行帶來(lái)一系列亟待解決的國(guó)際學(xué)術(shù)前沿問題和工程技術(shù)難題。其中，控制優(yōu)化和狀態(tài)評(píng)估理論與技術(shù)是機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，亟須研究發(fā)展與之相適應(yīng)的理論、方法和工程應(yīng)用系統(tǒng)。 　　為此，本書針對(duì)上述關(guān)鍵問題，研究抽水蓄能機(jī)組精細(xì)化建模與模型參數(shù)辨識(shí)方法，在此基礎(chǔ)上對(duì)抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行過程中的復(fù)雜工況控制問題展開深入研究，提出多種抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)先進(jìn)控制策略，為我國(guó)投產(chǎn)或在建的抽水蓄能電站機(jī)組的控制提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。特別地，針對(duì)機(jī)組極端運(yùn)行工況，研究過渡過程對(duì)抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施的影響并提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。此外，為了提高我國(guó)抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施在線監(jiān)測(cè)與狀態(tài)評(píng)估能力，本書設(shè)計(jì)并開發(fā)了一套抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)與一體化裝置和控制優(yōu)化與性能評(píng)估系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)過渡過程計(jì)算、嵌入式仿真與測(cè)試、控制優(yōu)化、故障診斷與性能評(píng)估等功能，為抽水蓄能機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的技術(shù)支撐。 　　1.1 抽水蓄能電站地位與建設(shè)現(xiàn)狀 　　國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展離不開電能，隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展以及國(guó)家提出清潔低碳、綠色發(fā)展的能源目標(biāo)，水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等清潔可再生能源得到了快速的發(fā)展[1]。水電能源作為一種清潔可再生能源，在非化石能源中占有舉足輕重的地位。我國(guó)水資源蘊(yùn)含量極為豐富，水電裝機(jī)規(guī)模居世界**，近年來(lái)水電裝機(jī)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)，占全國(guó)裝機(jī)總量的20.9%。到2020年底，水電裝機(jī)容量將達(dá)到3.8億kW，風(fēng)電總裝機(jī)容量為2.1億kW，太陽(yáng)能總裝機(jī)容量突破1.1億kW[d1][XYH2][2]。然而，風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電具有隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn)，其大規(guī)模接入電網(wǎng)將對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰和運(yùn)行控制帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)，同時(shí)也給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重的威脅。 　　近年來(lái)，隨著風(fēng)光等清潔可再生能源占電力市場(chǎng)份額的不斷增長(zhǎng)及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行要求的不斷提高，加快建設(shè)抽水蓄能電站的必要性和重要性日益突出。目前，全球抽水蓄能電站總裝機(jī)容量約為1.4億kW，日本、美國(guó)和歐洲諸國(guó)的抽水蓄能電站裝機(jī)容量占全球的80%以上[3]！笆濉逼陂g，我國(guó)抽水蓄能電站規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)，裝機(jī)規(guī)模不斷躍升，新增抽水蓄能投產(chǎn)裝機(jī)容量612萬(wàn)kW，年均增長(zhǎng)率達(dá)6.4%。到2015年底，全國(guó)抽水蓄能總裝機(jī)容量達(dá)到2303萬(wàn)kW，水電裝機(jī)占全國(guó)水電總裝機(jī)容量的7.2%，如表1-1所示。近幾年，陸續(xù)開工建設(shè)了黑龍江荒溝、河北豐寧、山東文登、安徽績(jī)溪、海南瓊中、廣東深圳等抽水蓄能電站，如表1-2所示。 　　表1-1 “十二五”抽水蓄能電站指標(biāo)及完成情況表 　　隨著國(guó)家能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，要求抽水蓄能占比快速大幅提高，然而我國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)總?cè)萘咳匀黄。壳皟H占全國(guó)電力總裝機(jī)的1.5%。因此，《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》[4]強(qiáng)調(diào)，我國(guó)需加快抽水蓄能電站建設(shè)布局，以適應(yīng)新能源大規(guī)模開發(fā)需要，保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，如表1-3所示。其中，東北電網(wǎng)、華東電網(wǎng)、華北電網(wǎng)、華中電網(wǎng)和西北電網(wǎng)重點(diǎn)開工抽水蓄能電站建設(shè)項(xiàng)目達(dá)到48項(xiàng)，總裝機(jī)容量為5875萬(wàn)kW，如表1-4所示。截至2020年，我國(guó)抽水蓄能電站新增投產(chǎn)1697萬(wàn)kW，集中于東北、華北、華東、華中和華南等經(jīng)濟(jì)中心及新能源大規(guī)模發(fā)展和核電不斷增長(zhǎng)區(qū)域，抽水蓄能電站總裝機(jī)容量將達(dá)到4000萬(wàn)kW，2025年總裝機(jī)容量將突破9000萬(wàn)kW。 　　表1-3 “十三五”抽水蓄能電站發(fā)展布局 　　1.2 抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行特點(diǎn)與挑戰(zhàn)性問題 　　抽水蓄能發(fā)電具有無(wú)污染、運(yùn)行靈活、成本低廉、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，是國(guó)家能源發(fā)展計(jì)劃中具有重要地位的可再生清潔能源。其中，抽水蓄能機(jī)組具有調(diào)峰填谷的運(yùn)行特點(diǎn)以及啟停速度快、工況轉(zhuǎn)換靈活等特性，能夠快速響應(yīng)電力系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)相、削峰填谷、旋轉(zhuǎn)和事故備用的需求，有效地緩解間歇性能源出力波動(dòng)給電力系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響，增強(qiáng)電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電、光電的消納能力[5]。 　　抽水蓄能機(jī)組的運(yùn)行方式在常規(guī)水電機(jī)組發(fā)電工況和發(fā)電調(diào)相工況的基礎(chǔ)上增加了抽水工況、抽水調(diào)相工況，以及發(fā)電、抽水、調(diào)相三種工況之間的轉(zhuǎn)換，如圖1-1所示，且一日之內(nèi)開機(jī)、停機(jī)、工況切換頻繁，平均每小時(shí)工況切換次數(shù)可達(dá)0.25次[d3][XYH4]。 　　圖1-1 抽水蓄能機(jī)組復(fù)雜工況轉(zhuǎn)換示意圖 　　雖然抽水蓄能機(jī)組具有上述突出優(yōu)點(diǎn)，但由于可逆式水泵水輪機(jī)全特性存在水輪機(jī)反“S”特性區(qū)域和水泵駝峰區(qū)域兩個(gè)運(yùn)行不穩(wěn)定的區(qū)域，如圖1-2所示，導(dǎo)致低水頭水輪機(jī)啟動(dòng)并網(wǎng)困難、低水頭調(diào)相轉(zhuǎn)發(fā)電不穩(wěn)定、機(jī)組空載振蕩、水泵啟動(dòng)過程中的水壓振蕩以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)機(jī)械部件疲勞磨損等問題突出[6]。 　　圖1-2 可逆式水泵水輪機(jī)不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域示意圖 　　抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)包含壓力過水系統(tǒng)、電液隨動(dòng)系統(tǒng)、微機(jī)調(diào)速器、可逆式水泵水輪機(jī)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)等部件的復(fù)雜非線性閉環(huán)控制系統(tǒng)，作為抽水蓄能機(jī)組的核心控制系統(tǒng)，承擔(dān)著控制機(jī)組啟停與工況轉(zhuǎn)換、穩(wěn)定機(jī)組頻率和調(diào)節(jié)機(jī)組功率的重任。因此，為解決上述挑戰(zhàn)性問題，亟待建立高精度的抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)模型，通過在線性能測(cè)試和仿真建模，開展抽水蓄能機(jī)組控制策略與狀態(tài)評(píng)估研究。雖然國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)與工程界在抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)辨識(shí)建模、控制策略及狀態(tài)評(píng)估等方面開展了一系列的研究和應(yīng)用，但已有工作在系統(tǒng)性和深入程度方面，均不能滿足大裝機(jī)容量抽水蓄能電站對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制性能及其狀態(tài)評(píng)估的迫切需求，主要的不足有以下幾方面。 　　(1)抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的時(shí)變、非線性系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行非線性特征參數(shù)辨識(shí)與高精度建模仿真有待進(jìn)一步研究。 　　(2)抽水蓄能機(jī)組復(fù)雜變工況環(huán)境下的控制策略研究缺乏針對(duì)性和高效性。 　　(3)現(xiàn)有的調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障診斷與狀態(tài)評(píng)估技術(shù)難以完全滿足抽水蓄能機(jī)組控制系統(tǒng)的實(shí)際工程應(yīng)用要求。 　　(4)我國(guó)對(duì)于抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究尚處于起步階段，抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行特性監(jiān)測(cè)平臺(tái)工程學(xué)的研究難以滿足實(shí)際工程的需求。 　　為此，針對(duì)上述難點(diǎn)與關(guān)鍵科學(xué)問題，本書開展抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)的精細(xì)化建模，在此基礎(chǔ)上分析機(jī)組運(yùn)行動(dòng)態(tài)特性，提出控制參數(shù)優(yōu)化整定、過渡過程控制優(yōu)化以及調(diào)節(jié)系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估等方法，具有重要的理論與工程應(yīng)用價(jià)值。 　　1.3 抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)辨識(shí)與控制優(yōu)化研究現(xiàn)狀 　　抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)辨識(shí)研究的意義在于提供了一種獲取抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)精確模型描述的理論方法和技術(shù)手段。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的非線性辨識(shí)分為參數(shù)辨識(shí)和模型辨識(shí)兩個(gè)研究方向，參數(shù)辨識(shí)通過使用機(jī)組的離線試驗(yàn)數(shù)據(jù)或在線運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)輔助建模，在不影響機(jī)組正常運(yùn)行的情況下，利用其測(cè)量信號(hào)數(shù)據(jù)，即可辨識(shí)獲得電液隨動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)間常數(shù)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)機(jī)械慣性常數(shù)、綜合調(diào)節(jié)系數(shù)及過水系統(tǒng)水流慣性時(shí)間常數(shù)等具有實(shí)際物理意義的系統(tǒng)參數(shù)，為指導(dǎo)機(jī)組在復(fù)雜工況下的*優(yōu)化運(yùn)行奠定模型基礎(chǔ)。模型辨識(shí)則結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行輸入-輸出數(shù)據(jù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等機(jī)器學(xué)習(xí)模型，借助這類模型強(qiáng)大的非線性擬合與表征能力來(lái)直接構(gòu)造控制變量和系統(tǒng)輸出之間的隱含非線性映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)可逆式水泵水輪機(jī)等環(huán)節(jié)運(yùn)行過程非線性動(dòng)態(tài)特性和復(fù)雜狀態(tài)變化規(guī)律的解析。此外，高精度的非線性調(diào)節(jié)系統(tǒng)辨識(shí)模型還有利于自適應(yīng)控制、自校正控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模型預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)控制理論的實(shí)施與應(yīng)用。 　　在抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制領(lǐng)域，傳統(tǒng)比例-積分-微分(proportion integral differential[d5][XYH6]，PID)控制器因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、控制參數(shù)易于調(diào)整、設(shè)計(jì)工況點(diǎn)控制效果良好等優(yōu)勢(shì)，被我國(guó)抽水蓄能電站廣泛采用。但是，由于抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)不確定性及強(qiáng)非線性環(huán)節(jié)的存在，隨著運(yùn)行工況偏移和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的變化，傳統(tǒng)PID控制器往往難以在全工況獲得滿意的控制品質(zhì)，機(jī)組低水頭運(yùn)行時(shí)容易產(chǎn)生不穩(wěn)定甚至振蕩發(fā)散的現(xiàn)象。因此，在參數(shù)辨識(shí)和模型辨識(shí)研究獲取調(diào)節(jié)系統(tǒng)精確結(jié)構(gòu)參數(shù)和數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，相關(guān)領(lǐng)域研究人員進(jìn)一步研究調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制參數(shù)優(yōu)化整定方法，探索新型控制規(guī)律。

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