一种梯级水电站群短期优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种梯级水电站群短期优化调度方法，包括：(1)确定调度对象及拓扑结构处理；(2)设置相关参数及调度初始条件；(3)根据不同调节类型电站构建的实用化调度模型，确定各电站初始出力及初始出力分配偏差；(4)确定龙头电站新的总出力；(5)将新的总出力分配至各龙头电站；(6)确定下游电站新的出力；(7)迭代处理，判定出力与负荷偏差精度，确定梯级电站群最终发电方案。该方法实现了电站发电过程与负荷趋势峰谷同步，保证了梯级电站的经济需求；避免了电站在偏差时段出力出现跳变情况，保证调度方案的连续可执行性；大幅度提高了大规模电站群负荷分配效率，使得调度方案编制时间更符合工程实际需求。

【技术实现步骤摘要】
一种梯级水电站群短期优化调度方法
本专利技术属于水利电力
，具体涉及一种梯级水电站群短期优化调度方法。
技术介绍
在梯级水电站群短期调度中，通常建立梯级耗水量最小或者梯级蓄能最大模型，运用快速分配、动态搜索、智能算法等方法求解模型从而将电网负荷分配至梯级电站，获得电站短期96(24)点发电方案。但是由于上述模型以及算法追求数学意义上的最优，忽略梯级电站实际运行问题，如负荷偏差、水流时滞、流量匹配等，导致获得的发电方案中出力过程出现跳变以及使得梯级下游调节性能较差的电站在负荷低谷发电，高峰不发电，不符合电厂经济效益要求；再者采用的算法求解效率较低，针对大规模电站群花费大量时间，甚至有可能产生陷入局部最优或者无可行解的状况，因而影响工程实用性。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种高效分配梯级负荷的短期实用化调度方法，在梯级水电站群中精确合理且高效率分配梯级总负荷的同时保证各个电站出力平稳，并且考虑水流时滞问题，合理匹配上下游电站流量，使得梯级各电站的发电时机与电网负荷趋势同步。本专利技术的技术方案为：一种梯级水电站群短期优化调度方法，包括如下步骤：步骤1，选择梯级参与调度的电站，将其划分为三类：Ⅰ类，季调节及其以上；Ⅱ类，日调节及不完全日调节；Ⅲ类，径流式；步骤2，设置调度期，将其划分为T个时段，设置迭代计算精度和各个电站调度期内的约束条件；步骤3，遍历所有电站，Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类电站分别按下述Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类发电调度模型进行调整，确定各电站初始出力：Ⅰ类发电调度模型：将该类电站发电量按照电网给定负荷趋势等比例分配至T个时段，使得发电量与电网给定负荷同时达到极大值且同时达到极小值；Ⅱ类发电调度模型：遍历T个时段，确定电站下泄流量是否满足下泄流量的约束条件，若不满足，则调整下泄流量，并保证总水量平衡，直至满足下泄流量的约束条件；按顺时序逐时刻确定水位是否满足水位约束条件，若不满足，则依据均摊原则进行局部下泄流量调整，使得其在下泄流量约束范围内满足水位约束条件，其它时段下泄流量保持不变；依据获得的下泄流量和水位得到出力；Ⅲ类发电调度模型：在满足各约束条件下按顺时序演算得到出力和下泄流量；步骤4，更新计算Ⅰ类电站总的出力；步骤5，依据各时段出力所占比例重新将各时段出力偏差分配至各个Ⅰ类电站；步骤6，遍历所有Ⅱ类和Ⅲ类电站，分别再次按照步骤3的Ⅱ类和Ⅲ类发电调度模型进行调整，重新获得Ⅱ类和Ⅲ类电站出力以及水位和下泄流量；步骤7，计算梯级总出力与电网给定负荷的最大偏差，若大于迭代计算精度，转至步骤4迭代计算直至最大偏差小于等于迭代计算精度。与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：1)在满足电网安全效益的同时，能够实现各个电站发电过程与负荷趋势峰谷同步，保证梯级各个电站的经济需求；2)当电网负荷过程出现偏差，可避免电站在偏差时段出力出现跳变情况，保证调度方案的连续可执行性；3)大幅度提高大规模电站群负荷分配效率，使得调度方案编制时间更符合工程实际需求，因此本专利技术亦可用于实时在线调度及梯级AGC。附图说明图1为Ⅱ类电站全局分配减少下泄流量过程示意图；图2为Ⅱ类电站全局分配增加下泄流量过程示意图；图3为Ⅱ类电站依据多余水量局部增加下泄流量过程示意图；图4为Ⅱ类电站依据缺少水量局部减少下泄流量过程示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。本专利技术首先根据电站的调度类型将要调度的电站划分为三种类型：1)季调节及其以上(Ⅰ类)：库容调节系数β≥3％；2)日调节及不完全日调节(Ⅱ类)：库容调节系数2％≤β<3％；3)径流式(Ⅲ类)：库容调节系数β<2％。然后，针对这三类电站分别建立相应的发电调度模型：Ⅰ类电站：该类电站由于库容系数较大，在短期一天的调度期内水位波动很小，使得水头变化对发电量几乎没有影响，因此该类电站采用不同的发电方式，其总电量几乎不变，为保证电厂经济效益以及电网负荷分配的高效性，将该类电站由用水量换算获得的发电量Ei按照电网给定负荷Pt趋势等比例分配至T个时段，使得其发电过程与Pt“同峰同谷”。具体步骤描述如下述(3.1)。Ⅱ类电站：该类电站可调节库容较小，一天库容变化较大，其一般位于Ⅰ类电站下游，起到反调节作用，保证河道的航运安全，但是由于上游电站发电泄流至该类电站形成入库有相对于短期一天不可忽视的时间滞后，致使该类电站“发电高峰无水，发电低谷多水”，若同时考虑到区间来水，使得上述流量匹配、发电时机不合理问题更为突出。本专利技术采用一种流量控制方法，以电网给定负荷Pt为参考曲线全局分配各时段用水，并在此基础上局部调整流量，使得水位满足约束条件，最终得到减弱甚至消除水流时滞影响，合理匹配流量和安排发电时机的发电调度过程。具体实现步骤如下述(3.2)。Ⅲ类电站：该类电站无调节性能，保持水位不变。具体实现步骤如下述(3.3)。具体来说，本专利技术的梯级水电站群短期优化调度方法包括如下步骤：(1)确定调度对象，拓扑结构处理：(1.1)调度对象。选择梯级参与调度的电站n(n≥2)座，一般包含调节性能强(季调节及其以上)的龙头电站及调节性能较差(日调节及其以下)的下游电站，以其为调度对象，并根据电站的调度类型将其划分为季调节及其以上(Ⅰ类)、日调节及不完全日调节(Ⅱ类)、径流式(Ⅲ类)三种类型。(1.2)拓扑结构。采用逆向遍历搜索法计算步骤(1.1)所确定电站从梯级上游至下游的拓扑顺序编号集合Ai(i＝1,2...n)。(2)设置相关参数，获取调度初始条件：(2.1)相关参数。设置调度期，将其划分为T个时段；设置迭代计算精度δ；设置各个电站调度期内的约束条件，其中，水位约束：Zi,t,min≤Zi,t≤Zi,t,max，Zi,t,min，Zi,t,max分别为i电站在t时段的最低和最高水位；出力约束：Ni,t,min≤Ni,t≤Ni,t,max，Ni,t,min，Ni,t,max分别为i电站在t时段的最小和最大出力；下泄流量约束：R,t,min≤Ri,t≤Ri,t,max，Ri,t,min，Ri,t,max分别为i电站在t时段的最小和最大下泄流量；水量平衡方程：Vi,t+Ii,t·Δt＝Vi,t+1+Ri,t·Δt，Vi,t，Vi,t+1分别为i电站在t时段的初库容和和末库容，Δt为一个时段的时间间隔。(2.2)调度初始条件。设置或者读取梯级预测总负荷Pt；设置各电站调度初始水位Zi,0；通过水文预测获取步骤(1.1)所确定参与调度电站在调度期内的预报入库流量或者区间来流Ii,t或者Ini,t。(3)确定各电站初始出力及初始出力分配偏差：按照顺序Ai遍历所有电站，根据上游电站下泄、时滞以及区间入流利用常规方法计算电站入库Ii(若电站为龙头电站则直接采用入库流量)，若电站分别(3.1)、(3.2)、(3.3)条件，则执行相应步骤。(3.1)若i∈Ⅰ即电站i属于Ⅰ类电站，则按照步骤(3.1.1)～(3.1.2)获得该电站发电过程：(3.1.1)获取初始出力：根据Pt各个时段出力所占总体比例计算电站初始出力Ei表示为水电站i用水量换算获得的发电量。(3.1.2)时段出力越限调整：遍历T个时段，记录时段数num1，时段数num2以及越限总量Δ：如果Δ＝0，则满足约束无需调整，即转至步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯级水电站群短期优化调度方法，包括如下步骤：步骤1，选择梯级参与调度的电站，将其划分为三类：Ⅰ类，季调节及其以上；Ⅱ类，日调节及不完全日调节；Ⅲ类，径流式；步骤2，设置调度期，将其划分为T个时段，设置迭代计算精度和各个电站调度期内的约束条件；步骤3，遍历所有电站，Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类电站分别按下述Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类发电调度模型进行调整，确定各电站初始出力：Ⅰ类发电调度模型：将该类电站发电量按照电网给定负荷趋势等比例分配至T个时段，使得发电量与电网给定负荷同时达到极大值且同时达到极小值；Ⅱ类发电调度模型：遍历T个时段，确定电站下泄流量是否满足下泄流量的约束条件，若不满足，则调整下泄流量，并保证总水量平衡，直至满足下泄流量的约束条件；按顺时序逐时刻确定水位是否满足水位约束条件，若不满足，则依据均摊原则进行局部下泄流量调整，使得其在下泄流量约束范围内满足水位约束条件，其它时段下泄流量保持不变；依据获得的下泄流量和水位得到出力；Ⅲ类发电调度模型：在满足各约束条件下按顺时序演算得到出力和下泄流量；步骤4，更新计算Ⅰ类电站总的出力；步骤5，依据各时段出力所占比例重新将各时段出力偏差分配至各个Ⅰ类电站；步骤6，遍历所有Ⅱ类和Ⅲ类电站，分别再次按照步骤3的Ⅱ类和Ⅲ类发电调度模型进行调整，重新获得Ⅱ类和Ⅲ类电站出力以及水位和下泄流量；步骤7，计算梯级总出力与电网给定负荷的最大偏差，若大于迭代计算精度，转至步骤4迭代计算直至最大偏差小于迭代计算精度。...

【技术特征摘要】
1.一种梯级水电站群短期优化调度方法，包括如下步骤：步骤1，选择梯级参与调度的电站，将其划分为三类：Ⅰ类，季调节及其以上；Ⅱ类，日调节及不完全日调节；Ⅲ类，径流式；步骤2，设置调度期，将其划分为T个时段，设置迭代计算精度和各个电站调度期内的约束条件；步骤3，遍历所有电站，Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类电站分别按下述Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类发电调度模型进行调整，确定各电站初始出力：Ⅰ类发电调度模型：将该类电站发电量按照电网给定负荷趋势等比例分配至T个时段，使得发电量与电网给定负荷同时达到极大值且同时达到极小值；Ⅱ类发电调度模型：遍历T个时段，确定电站下泄流量是否满足下泄流量的约束条件，若不满足，则调整下泄流量，并保证总水量平衡，直至满足下泄流量的约束条件；按顺时序逐时刻确定水位是否满足水位约束条件，若不满足，则依据均摊原则进行局部下泄流量调整，使得其在下泄流量约束范围内满足水位约束条件，其它时段下泄流量保持不变；依据获得的下泄流量和水位得到出力；Ⅲ类发电调度模型：在满足各约束条件下按顺时序演算得到出力和下泄流量；步骤4，更新计算Ⅰ类电站总的出力；步骤5，依据各时段出力所占比例重新将各时段出力偏差分配至各个Ⅰ类电站；步骤6，遍历所有Ⅱ类和Ⅲ类电站，分别再次按照步骤3的Ⅱ类和Ⅲ类发电调度模型进行调整，重新获得Ⅱ类和Ⅲ类电站出力以及水位和下泄流量；步骤7，计算梯级总出力与电网给定负荷的最大偏差，若大于迭代计算精度，转至步骤4迭代计算直至最大偏差小于等于迭代计算精度；选择梯级参与调度的电站n座，其中n≥2；采用逆向遍历搜索法计算电站从梯级上游至下游的拓扑顺序编号集合Ai，其中i＝1,2…n；设置迭代计算精度δ；设置各个电站调度期内的约束条件，其中，水位约束：Zi,t,min≤Zi,t≤Zi,t,max，Zi,t,min，Zi,t,max分别为i电站在t时段的最低和最高水位；出力约束：Ni,t,min≤Ni,t≤Ni,t,max，Ni,t,min，Ni,t,max分别为i电站在t时段的最小和最大出力；下泄流量约束：R,t,min≤Ri,t≤Ri,t,max，Ri,t,min，Ri,t,max分别为i电站在t时段的最小和最大下泄流量；水量平衡方程：Vi,t+Ii,t·Δt＝Vi,t+1+Ri,t·Δt，Vi,t，Vi,t+1分别为i电站在t时段的初库容和和末库容，Δt为一个时段的时间间隔；设置或者读取电网给定负荷Pt；设置各电站调度初始水位Zi,0；通过水文预测获取电站在调度期内的预报入库流量Ii,t或者区间来流Ini,t；Ⅰ类发电调度模型采用下述步骤建立：(3.1.1)获取电站初始出力Ei表示为水电站i用水量换算获得的发电量；(3.1.2)遍历T个时段，记录时段数num1，时段数num2以及越限总量Δ：如果Δ＝0，即转至步骤(3.1.3)；如果Δ>0，则遍历T个时段，调整的时段出力至其它时段如果Δ<0，则遍历T个时段，调整的时段出力至其它时段重复上述调整过程，直至Δ＝0停止迭代，此时出力其中k为迭代次数；(3.1.3)根据上述Ni,t，演算其相应的水位Zi,t和下泄流量Ri,t。2.根据权利要求1所述的梯级水电站群短期优化调度方法，其特征在于Ⅱ类发电调度模型采用下述步骤建立：(3.2.1)从调度期到调度期末累积计算Ii,t产生的水量，作为其总用水量Wi，即求取Pt各个时段出力所占总体比例rt，即电站初始下泄流量遍历T个时段，确定是否满足[Ri,t,min,Ri,t,max]区间，若全部满足，则转至下一步骤；若不满足，则计算累积越限水量ΔWi，即若ΔWi>0，将的时段下泄流量按照其所占比重增加即其它时段使得总水量保持平衡，其中若ΔWi<0，将的时段下泄流量按照其所占比重减少即其它时段使得总水量保持平衡，其中重复上述调整过程，直至全部满足[Ri,t,min,Ri,t,max]区间停止迭代，此时其中k为迭代次数。3.根据权利要求2所述的梯级水电站群短期优化调度方法，其特征在于步骤(3.2.1)完成后进行：(3.2.2)依据水量平衡方程Vi,t+Ii,t·Δt＝Vi,t+1+Ri,t·Δt，演算获得t＝1至t＝T+1时刻的库容Vi,t以及与其对应的水位Zi,t；从t＝1时刻开始，顺时序逐时刻确定Zi,t是否满足水位约束[Zi,t,min,Zi,t,max]，若直至t＝T+1均无越限情况，则直接演算获得出力Ni,t；若当第一次满足Zi,t>Zi,t,max且Zi,t＞Zi,t+1，则令tstart＝1且记录该时段tend＝t，累积计算此时超过最大库容Vi,t,max多余水量ΔWi+＝Vi,tend-Vi,t,max，并进行下泄流量调整，依据多余水量局部增加下泄流量；若当第一次满足Zi,t<Zi,t,min且Zi,t＜Zi,t+1，则令tstart＝1且记录该时段tend＝t，累积计算此时低于最小库容Vi,t,min缺少水量ΔWi-＝Vi,t,min-Vi,tend，并进行下泄流量调整，依据缺少水量局部减少下泄流量。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建平，胡斌奇，伍永刚，成涛，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网湖南省电力公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11