本发明专利技术公开了一种小水电与大中型水电站群协调优化的分区消纳方法，其将小水电与大中型水电混合的复杂电网多级输电断面约束模型化，转化为相应时段弃水出力，在此基础上建立小水电与大中型水电协调优化的可消纳电量最大模型，利用小水电发电能力与大中型水电区间来水的相关关系，通过大中型水电间接获得小水电发电能力，并采用结合逐步优化算法、离散微分动态规划算法和逐次逼近算法求解模型，在优化结果的基础上以等负荷率原则进行弃水出力分配。该方法能够有机利用小水电与大中型水电调节性能差异，协调小水电与大中型水电调度，增加小水电消纳和减小弃水，对于提高小水电富集电网的水电消纳具有实用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及电网规划和电力系统调度运行领域，特别设及一种小水电与大中型水 电站群协调优化的分区消纳方法。 技术背景 最近十多年W来，我国水电发展已经取得显著的成果，而作为清洁发展机制 (clean development mechanisms,CDM)公认的可再生能源，小水电W其投资少、建设周期 短、推动地方经济建设等优点更是获得了飞速的发展。截止2014年底，我国已经建成小水电 4.7万座，总装机规模7300多万kW，占全国水电总装机的24.19%;年发电量2200多亿k怖，占 全国水电的20.64%。规模化的小水电群是我国电力工业的重要组成部分。 然而，小水电大规模的开发与接入也带来了很多问题。W往小水电多是就地消纳， 如今规模大且集中，需要寻求外送，挤占同地区大水电外送通道;且小水电低压并网，远离 负荷中屯、，大规模远距离输电，电气距离较远，小干扰稳定问题突出，不仅影响其自身的送 出，还成为制约地区电网或省级主网送电能力的主要因素之一。小水电大多为径流式电站， 在讯期来水集中时段受到输电断面极限传输容量的限制大量弃水，运与小水电在节能减排 中的作用不相适应。因此，需有限的输电容量下有效利用大中型水电的调节能力，有机协调 大小水电调度，为小水电腾出通道，优先消纳小水电资源，提高大量的富余水电电力的消纳 能力。目前，部分国内外学者针对运一问题研究较少，很少有理论提及小水电与大中型水电 的联合调度，同时满足复杂的输电断面约束。本专利技术成果依托国家"863"重大专项研究课 题，W云南电网大、小水电协调优化调度问题为背景，提出一种简单、实用的小水电与大中 型水电协调优化消纳方法，云南电网的理论和实践经验表明，本方法具有较强实用性和广 泛推广价值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种小水电与大中型水电站群协调优化的分区 消纳方法，可兼顾电网安全，利用调节能力较强的电站对调节能力较差的电站进行补偿调 节使水电富集地区长期消纳电量最大化，可满足水电调度安全性、实用性、经济性的要求， 同时本方法的应用对新的小水电接入技术如柔性直流输电技术应用时的输电断面位置选 择W及不同容量方案选择具有参考价值。 本专利技术的技术方案为： -种，包括如下几个步骤： (1)将小水电与大中型水电混合分区输电限制模型化描述，根据小水电与大中型 水电逐级并网特征，将不同电压等级的电网输电断面限制抽象为小水电与大中型水电多级 递归分区结构，描述如式(1)~(3)。[000引 / = U，...，/，f = l，2，...，J (I) C2)C3)[00川式中：Psi,t为第t时段分区i的分区出力，可W用递归函数抓O表示;第t时段分区i 的分区出力Psi,t包含分区i直接包含大中型水电站出力总和^ P。"'分区i直接包含小水 电群的总出力PsHi,t和所有次一级分区受到各自分区出力上限限制下的可行出力总和 '其中Dhi表示分区迫接包含大中型水电站的编号集合；拓,,为第t时段分 /&D义 区i的分区出力上限;Nsi,t表示第t时段分区i对应断面的TTC;Csi,t为第t时段分区i内总用电 负荷，用递归函数S(i，t)表示，包含第t时段分区i直接包含用电负荷Cl,t和分区i内的所有 次一级分区用电负荷之总和'其中化1为分区i内全部次一级分区的编号集合。 (2)引进各月典型日负荷，采用公式(4)~(6)修正分区输电限制式(1)~(3)。 /，、,,，<7;'古.,.,../-:=1.2，...，K，/:=1,2，...',人/==l',2，...，7- (4)(5) (6) 式中：r、R分别表示日典型负荷曲线的第r个时段和时段总数;R-般为24或96,也 可简化为2个时段，分别表示高峰时段和低谷时段;Psi,t,r为第t时段分区i的分区出力，用递 归函数柳'Ar)表示；声w.,、CSl,t,r、Cl,t,r分别表示第t时段分区i的分区出力上限、分区内总 用电负荷W及分区直接包含用电负荷的第r个典型值;Csi,为递归函数，用s(i，t，r)表示。 (3)采用公式(7)将上述分区输电限制约束转化为弃水出力化i,t。(7) (4)采用公式(8)建立小水电与大中型水电协调优化的可消纳电量最大模型。(8)式中：t、T表示调度时段号及其总数;m、M表示大中型水电编号和总数；At为第t时 段的时长。1化，,,+1>^,即为第*时段不考虑弃水出力情况下大、小水电总发电能力， m=l I'' 为第t时段所有分区的弃水出力之和，即全部断面TT邱良制造成的弃水出力之和。 (5)建立小水电发电能力与大中型水电区间流量的线性回归模型，通过大中型水 电区间流量间接获取小水电发电能力。 (6)采用结合逐步优化算法、离散微分动态规划算法和逐次逼近算法求解可消纳 电量最大模型，获得小水电与大中型水电协调优化的电站水位决过程策过程，W等负率原 则进行电站间的分区弃水出力分配，得到电站出力决策过程。 (7)通过历史径流的逐年模拟，计算多年平均弃水电量，确定弃水窝电严重的输电 断面，为电网网架规划提供必要的数据支撑。 本专利技术对比现有技术有如下有益效果:本专利技术将复杂的电网多级输电断面极限传 输容量约束条件抽象为呈递归结构的多级分区出力上限控制模型，并提出相应的分区出力 上限递归函数、分区出力递归函数，解决了常规水电经济调度与电网安稳约束相结合的问 题，同时，通过建立小水电与大中型水电协调优化的可消纳电量最大模型，能够有效增加小 水电消纳和避免弃水。【附图说明】 图1是分区递归结构示意图； 图2是德宏一、二级分区出力结果对比图； 图3(a)是弄另电站水位结果对比图； 图3(b)是弄另电站发电能力结果对比图； 图3(c)是龙江电站水位结果对比图； 图3(d)是龙江电站发电能力结果对比图； 图4(a)是德宏一级分区各来水频率下月平均弃水出力结果； 图4(b)是德宏二级分区各来水频率下月平均弃水出力结果。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的描述。 W往小水电多是就地消纳，如今规模大且集中，需要寻求外送，挤占同地区大水电 外送通道;且小水电低压并网，远离负荷中屯、，大规模远距离输电，电气距离较远，小干扰稳 定问题突出，不仅影响其自身的送出，还成为制约地区电网或省级主网送电能力的主要因 素之一。小水电大多为径流式电站，在讯期来水集中时段受到输电断面极限传输容量的限 制大量弃水，因此，需有限的输电容量下有效利用大中型水电的调节能力，有机协调大小水 电调度，为小水电腾出通道，优先消纳小水电资源，提高大量的富余水电电力的消纳能力。 本专利技术掲示了一种，主要解决小水电与 大中型水电混合分区的模型化描述问题、小水电与大中型水电协调调度模型构建问题、模 型优化求解及分析问题。针对运=个问题，分别给出了相适应的方法。 具体按照过程(a)-(c)予W实现： (a)小水电与大中型水电混合分区的模型化描述 大规模小水电一般建于远离负荷中屯、的偏远地区，本地负荷需求有限，一般需要 通过10kV，3化￥，110^等输电线路逐级升压并网至220^，500^主网与大中型水电等其它 电源一同送出。运导致小水电并网情况非常复杂，引发的动态稳定问题同时制约着大规模本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种小水电与大中型水电站群协调优化的分区消纳方法，其特征包括如下几个步骤：(1)将小水电与大中型水电混合分区输电限制模型化描述，根据小水电与大中型水电逐级并网特征，将不同电压等级的电网输电断面限制抽象为小水电与大中型水电多级递归分区结构，描述如式(1)～(3)；PSi,t≤P‾Si,t,i=1,2,...,I,t=1,2,...,T---(1)]]>P‾Si,t=NSi,t+CSi,tCSi,t=δ(i,t)δ(i,t)=Ci,t+Σl∈DSiδ(l,t)---(3)]]>式中：PSi,t为第t时段分区i的分区出力，可以用递归函数表示；第t时段分区i的分区出力PSi,t包含分区i直接包含大中型水电站出力总和分区i直接包含小水电群的总出力PSHi,t和所有次一级分区受到各自分区出力上限限制下的可行出力总和其中DHi表示分区i直接包含大中型水电站的编号集合；为第t时段分区i的分区出力上限；NSi,t表示第t时段分区i对应断面的TTC；CSi,t为第t时段分区i内总用电负荷，用递归函数δ(i,t)表示，包含第t时段分区i直接包含用电负荷Ci,t和分区i内的所有次一级分区用电负荷之总和其中DSi为分区i内全部次一级分区的编号集合；(2)引进各月典型日负荷，采用公式(4)～(6)修正分区输电限制式(1)～(3)；PSi,t,r≤P‾Si,t,r,r=1,2,...,R,i=1,2,...,I,t=1,2,...,T---(4)]]>P‾Si,t,r=NSi,t+CSi,t,r,r=1,2,...,RCSi,t,i=δ(i,t,r)δ(i,t,r)=CSi,t,i+Σl∈DSiδ(l,t,r)---(6)]]>式中：r、R分别表示日典型负荷曲线的第r个时段和时段总数；R一般为24或96，也可简化为2个时段，分别表示高峰时段和低谷时段；PSi,t,r为第t时段分区i的分区出力，用递归函数表示；CSi,t,r、Ci,t,r分别表示第t时段分区i的分区出力上限、分区内总用电负荷以及分区直接包含用电负荷的第r个典型值；CSi,t,r为递归函数，用δ(i,t,r)表示；(3)采用公式(7)将上述分区输电限制约束转化为弃水出力WSi,t；WSi,t=1RΣr=1Rmax(0,PSi,t,r-P‾Si,t,r)---(7)]]>(4)采用公式(8)建立小水电与大中型水电协调优化的可消纳电量最大模型；MaxF=Σt=1T(Σm=1Mpm,t+Σi=1IPSHi,t-Σi=1IWSi,t)Δt---(8)]]>式中：t、T表示调度时段号及其总数；m、M表示大中型水电编号和总数；Δt为第t时段的时长；即为第t时段不考虑弃水出力情况下大、小水电总发电能力，为第t时段所有分区的弃水出力之和，即全部断面TTC限制造成的弃水出力之和；(5)建立小水电发电能力与大中型水电区间流量的线性回归模型，通过大中型水电区间流量间接获取小水电发电能力；(6)采用结合逐步优化算法、离散微分动态规划算法和逐次逼近算法求解可消纳电量最大模型，获得小水电与大中型水电协调优化的电站水位决过程策过程，以等负率原则进行电站间的分区弃水出力分配，得到电站出力决策过程；(7)通过历史径流的逐年模拟，计算多年平均弃水电量，确定弃水窝电严重的输电断面，为电网网架规划提供必要的数据支撑。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程春田，吴慧军，武新宇，刘康，李秀峰，蔡华祥，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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