本发明专利技术涉及一种流域梯级龙头水电站效益补偿方法及系统。该系统包括客户机层，包括基础信息管理模块、优化计算模块和效益补偿计算模块，基础信息管理模块用于管理和维护电站基本参数和特征曲线，优化计算模块用于计算梯级发电量最大模型中龙头电站对下游梯级电站的增发电量，效益补偿计算模块用于确定最终补偿效益分配方法；数据服务器层，用于存储基础信息数据、调度计算数据和效益分配数据；外部接口，包括API、DBMS、URL和Web Service。本发明专利技术不仅考虑到电站调度的常规因素，而且考虑到了很多流域都面临大型引水工程建设的问题，因此本发明专利技术的计算结果更全面，具有更广泛的实用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力行业龙头电站效益补偿领域，特别是一种流域梯级龙头水电站效益补偿方法。
技术介绍
流域中龙头电站的投运为下游梯级电站带来了可观的经济效益，但流域梯级电站可持续发展的龙头电站效益补偿问题一直未能得到很好的解决，严重制约了水电的发展。上游调节性能好的大型水电站为了满足下游发电、供水等综合利用要求，牺牲自身的发电效益，使流域中下游获得显著的经济、社会效益，而上游水电站自身效益却没有得到应有的补偿。这不仅加重了已建电站的运行负担，而且挫伤了待建电站投资者的积极性，不利于梯级水电的开发和管理。现有龙头电站效益补偿问题研究内容：1.龙头电站对下游电站补偿效益的量化，考虑库水位、电站出力、发电流量、出库流量等因素，采用有无上游龙头电站下游梯级电站发电量的差值作为龙头电站的补偿效益；2.龙头电站补偿效益计算方法，采用神经网络、决策支持系统、大系统分解协调技术等；3.目前提出的流域龙头电站效益补偿的方法主要有按照固定比例分配下游电站增发电量的比例分配法和按照流域梯级电站库容、装机容量和发电水头等电站特性其中一个因素或者综合各因素确定分配比例的单因素法和综合因素法。现行研究内容存在的问题：内容1中仅考虑电站调度的常规因素，但目前很多流域都面临大型引水工程建设，此因素未在调度中予以考虑；内容2中补偿效益计算过程中，计算量会随着电站数量增加而呈指数增长，当电站达到一定数量时就会出现维数灾问题，神经网络、决策支持系统、大系统分解协调技术等都主要用来解决维数灾问题，但这些方法很容易陷入局部最优解，或者出现多次计算结果不唯一的问题；内容3补偿效益分配各类方法实际操作性不强，存在如下具体问题：①比例分配法实施简单，但缺少对补偿效益明确的计算，不能反映双方实际施益和受益的大小，在具体的实施中往往因各方对补偿效益大小和分摊比例上产生分歧；②单因素分配法简单明了，但对同一梯级水电站进行补偿效益分摊时选择不同指标得到的结果差异较大，存在一定的片面性；③综合因素法相对单因素法有所进步，但需要人为确定权重或选定参考因素，主观性较强。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种能够兼顾多方面的流域梯级龙头水电站效益补偿方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：流域梯级龙头水电站效益补偿方法，包括如下步骤：S1.考虑电站运行约束，建立梯级发电量最大模型；其中，E为流域(梯级)电站的总发电量，T为调度周期包含的时段数，M为电站总数，pm,t为电站m第t时段的出力，Δt为第t时段的秒数；约束条件如下：A.水量平衡Vm,t+1＝Vm,t+(Qm,t-dm,t)Δt (式2)其中，Vm,t为电站m第t时段末库容，Qm,t为电站m第t时段的入库流量，dm,t为电站m第t时段的出库流量；B.工程引水约束其中，Qm,t为电站m第t时段的入库流量，为电站m第t时段的区间天然流量，为电站m第t时段的区间引水流量，di,t为电站i第t时段的出库流量，K为电站m的直接上游电站序号的集合；C.库水位约束其中，Zm,t、Zm,t、分别为第m个水库在第t时段末的水位及其下限和上限；D.末水位控制其中，为电站m调度期末的水位固定值；E.发电流量约束其中，qm,t、qm,t、分别为第m个水库在第t时段的发电流量及其下限和上限；F.出库流量约束其中，dm,t、dm,t、分别为第m个水库在第t时段的出库流量及其下限和上限；G.电站出力约束其中，pm,t、pm,t、分别为第m个水库在第t时段的平均出力及其下限和上限；H.变量非负约束即所有变量均大于等于零；S2.引入有向图，形成流域梯级拓扑结构，其中每个节点表示一个水电站，每条边表示从上游到下游的方向，同时下游电站记录其所有直接上游电站的引用；S3.采用深度优先搜索(DFS)对流域梯级电站群进行排序；S4.通过等出库流量法得到初始解轨迹，以梯级所有电站某一时段的水位组合作为基本计算单元，采用离散微分动态规划(DDDP)与逐次逼近(POA)的混合算法，对已排序的流域梯级电站群进行自上游至下游的顺序求解梯级发电量最大模型,以有无龙头电站的下游梯级多年平均发电量差值作为龙头电站的补偿效益；S5.引入现行电价定价机制，根据龙头电站对下游梯级电站的补偿效益，测算龙头电站电价；S51.采用经营期上网电价法进行电价测算，根据发电项目经济寿命周期，按照合理补偿成本、合理确定收益和依法计入税金的原则确定；其中，成本包括建设成本和发电成本；合理收益以资本金内部收益率为指标，取值为7％-8％；S52.反向测算目前龙头电站电价下，下游梯级电量补偿比例，其计算公式为：其中，CI为现金流入量；CO为现金流出量；(CI-CO)t为第t年的净现金流量；n为项目计算期，包括建设期和经营期；t为年份；FIRR为资本金内部收益率，值为8％；S53.根据步骤S4中求解梯级发电量最大模型计算出的龙头电站多年平均发电量、项目投资，以步骤S51中的项目资本金财务内部收益率为目标，按照下游梯级电量补偿比例为0-100％，分别测算龙头电站电价,具体同步骤S52:A.设定下游梯级电量补偿比例，按照流域梯级平均电价折算为龙头电站的现金流入量的一部分；b.按照公式(9)，反算在当前资本金内部收益率下，补偿比例对应的龙头电站电价；C.设定不同的补偿比例，计算对应的龙头电站电价，得到补偿比例与龙头电站电价关系；S6.采用电价补偿与电量补偿相结合的方式对补偿效益进行分配；S7.在研究流域梯级龙头水电站效益补偿方法和分配机制的基础上，开发流域梯级龙头水电站效益补偿软件系统，用以根据不同情况计算龙头电站的补偿效益，并进行效益分配。作为优选，发电成本，包括固定资产折旧、摊销费、经营成本和利息支出，建设成本主要是项目资本金投资。作为优选，CI包括发电销售收入(包括龙头电站自身发电收入和下游梯级电站返还效益)、回收固定资产余值、回收流动资金和其他现金流入量，下游梯级补偿电量按照流域梯级平均电价折算为收入后计入现金流入量；CO包括资本金投资、还本付息、经营成本、各项税款和其他现金流出。作为优选，步骤S5中，测算龙头电站电价时，设定下游梯级电量补偿比例时的取值间距为1％至20％本专利技术所要解决的技术问题之二是提供一种能够兼顾多方面的流域梯级龙头水电站效益补偿系统。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：流域梯级龙头水电站效益补偿系统，包括客户机层，包括基础信息管理模块、优化计算模块和效益补偿计算模块，基础信息管理模块用于管理和维护电站基本参数和特征曲线，优化计算模块用于计算梯级发电量最大模型中龙头电站对下游梯级电站的增发电量，效益补偿计算模块用于确定最终补偿效益分配方法；数据服务器层，用于存储基础信息数据、调度计算数据和效益分配数据；外部接口，包括API、DBMS、URL和Web Service。本专利技术所述的API为应用程序接口，DBMS为数据库管理系统接口，URL为万网通讯协议接口，Web Service为Web应用程序接口。本专利技术同现有技术相比具有以下优点及效果：1、由于本专利技术不仅考虑到电站调度的常规因素，而且考虑到了很多流域都面临大型引水工程建设的问题，因此本专利技术的计算结果更全面，具有更广泛的实用价值。2、由于本专利技术构建梯级发电量最大模型并采用POA和DDDP本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种流域梯级龙头水电站效益补偿方法，其特征是：包括如下步骤：S1.考虑电站运行约束，建立梯级发电量最大模型；其中，E为流域(梯级)电站的总发电量，T为调度周期包含的时段数，M为电站总数，pm,t为电站m第t时段的出力，Δt为第t时段的秒数；约束条件如下：A.水量平衡Vm,t+1＝Vm,t+(Qm,t‑dm,t)Δt (式2)其中，Vm,t为电站m第t时段末库容，Qm,t为电站m第t时段的入库流量，dm,t为电站m第t时段的出库流量；B.工程引水约束其中，Qm，t为电站m第t时段的入库流量，为电站m第t时段的区间天然流量，为电站m第t时段的区间引水流量，di,t为电站i第t时段的出库流量，K为电站m的直接上游电站序号的集合；C.库水位约束其中，Zm,t、Zm,t、分别为第m个水库在第t时段末的水位及其下限和上限；D.末水位控制其中，为电站m调度期末的水位固定值；E.发电流量约束其中，qm,t、qm,t、分别为第m个水库在第t时段的发电流量及其下限和上限；F.出库流量约束其中，dm,t、dm,t、分别为第m个水库在第t时段的出库流量及其下限和上限；G.电站出力约束其中，pm,t、pm,t、分别为第m个水库在第t时段的平均出力及其下限和上限；H.变量非负约束即所有变量均大于等于零；S2.引入有向图，形成流域梯级拓扑结构，其中每个节点表示一个水电站，每条边表示从上游到下游的方向，同时下游电站记录其所有直接上游电站的引用；S3.采用深度优先搜索(DFS)对流域梯级电站群进行排序；S4.通过等出库流量法得到初始解轨迹，以梯级所有电站某一时段的水位组合作为基本计算单元，采用离散微分动态规划(DDDP)与逐次逼近(POA)的混合算法，对已排序的流域梯级电站群进行自上游至下游的顺序求解梯级发电量最大模型,以有无龙头电站的下游梯级多年平均发电量差值作为龙头电站的补偿效益；S5.引入现行电价定价机制，根据龙头电站对下游梯级电站的补偿效益，测算龙头电站电价；S51.采用经营期上网电价法进行电价测算，根据发电项目经济寿命周期，按照合理补偿成本、合理确定收益和依法计入税金的原则确定；其中，成本包括建设成本和发电成本；合理收益以资本金内部收益率为指标，取值为7％‑8％；S52.反向测算目前龙头电站电价下，下游梯级电量补偿比例，其计算公式为：其中，CI为现金流入量；CO为现金流出量；(CI‑CO)t为第t年的净现金流量；n为项目计算期，包括建设期和经营期；t为年份；FIRR为资本金内部收益率，值为8％；S53.根据步骤S4中求解梯级发电量最大模型计算出的龙头电站多年平均发电量、项目投资，以步骤S51中的项目资本金财务内部收益率为目标，按照下游梯级电量补偿比例为0‑100％，分别测算龙头电站电价,具体同步骤S52:A.设定下游梯级电量补偿比例，按照流域梯级平均电价折算为龙头电站的现金流入量的一部分；b.按照公式(9)，反算在当前资本金内部收益率下，补偿比例对应的龙头电站电价；C.设定不同的补偿比例，计算对应的龙头电站电价，得到补偿比例与龙头电站电价关系；S6.采用电价补偿与电量补偿相结合的方式对补偿效益进行分配；S7.在研究流域梯级龙头水电站效益补偿方法和分配机制的基础上，开发流域梯级龙头水电站效益补偿软件系统，用以根据不同情况计算龙头电站的补偿效益，并进行效益分配。...
【技术特征摘要】
1.一种流域梯级龙头水电站效益补偿方法，其特征是：包括如下步骤：S1.考虑电站运行约束，建立梯级发电量最大模型；其中，E为流域(梯级)电站的总发电量，T为调度周期包含的时段数，M为电站总数，pm,t为电站m第t时段的出力，Δt为第t时段的秒数；约束条件如下：A.水量平衡Vm,t+1＝Vm,t+(Qm,t-dm,t)Δt (式2)其中，Vm,t为电站m第t时段末库容，Qm,t为电站m第t时段的入库流量，dm,t为电站m第t时段的出库流量；B.工程引水约束其中，Qm，t为电站m第t时段的入库流量，为电站m第t时段的区间天然流量，为电站m第t时段的区间引水流量，di,t为电站i第t时段的出库流量，K为电站m的直接上游电站序号的集合；C.库水位约束其中，Zm,t、Zm,t、分别为第m个水库在第t时段末的水位及其下限和上限；D.末水位控制其中，为电站m调度期末的水位固定值；E.发电流量约束其中，qm,t、qm,t、分别为第m个水库在第t时段的发电流量及其下限和上限；F.出库流量约束其中，dm,t、dm,t、分别为第m个水库在第t时段的出库流量及其下限和上限；G.电站出力约束其中，pm,t、pm,t、分别为第m个水库在第t时段的平均出力及其下限和上限；H.变量非负约束即所有变量均大于等于零；S2.引入有向图，形成流域梯级拓扑结构，其中每个节点表示一个水电站，每条边表示从上游到下游的方向，同时下游电站记录其所有直接上游电站的引用；S3.采用深度优先搜索(DFS)对流域梯级电站群进行排序；S4.通过等出库流量法得到初始解轨迹，以梯级所有电站某一时段的水位组合作为基本计算单元，采用离散微分动态规划(DDDP)与逐次逼近(POA)的混合算法，对已排序的流域梯级电站群进行自上游至下游的顺序求解梯级发电量最大模型,以有无龙头电站的下游梯级多年平均发电量差值作为龙头电站的补偿效益；S5.引入现行电价定价机制，根据龙头电站对下游梯级电站的补偿效益，测算龙头电站电价；S51.采用经营期上网电价法进行电价测算，根据发电项目经济寿命周期，按照合理补偿成本、合理确定收益和依法计入税金的原则确定；其中，成本包括建设成本和发电成本；合理收益以资本金内部收益率为指标，取值为7％-8％；S52.反向测算目前龙头电站电价下，下游梯级电量补偿比例，其计算公式为：其中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：何勇，杨新伟，王永国，王静，过团挺，曹威，王磊，王照福，杨明，刘兴举，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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