一种考虑弃水风险的跨流域水电站群调峰优化调度方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑弃水风险的跨流域水电站群调峰优化调度方法，包括以下步骤：S1、构建水电站群调峰优化调度模型；S2、计算各梯级水电站的弃水风险大小；S3、基于所述各电站的弃水风险协调分配各电站发电量；S4、基于所述各电站的电量分配计算所述水电站群调峰优化调度模型的最优解得到各电站出力过程线，完成水电站群联合调峰调度。通过径流频率来量化分析水电站弃水风险，并基于弃水风险值协调分配不同流域水电站群调峰电量，能够充分考虑各电站的弃水风险，发挥了不同流域水电站群的径流补偿及电力补偿效益，从而在电网水电系统调峰时大大降低了水电弃水风险，减小了水电弃水电量。

An optimal operation method of peak load regulation for multi basin hydropower stations considering the risk of water abandonment

【技术实现步骤摘要】
一种考虑弃水风险的跨流域水电站群调峰优化调度方法
本专利技术属于水电调度运行领域，更具体的，涉及一种考虑弃水风险的跨流域水电站群调峰优化调度方法。
技术介绍
随着国家水电事业的蓬勃发展，很多地区出现了装机容量巨大的跨流域水电站群。水电是优质的调峰电源，对跨流域水电站群进行调峰优化调度,使其充分发挥调峰效益,对电网的安全经济运行具有重要价值。受水库入库径流不确定性、水能开发过于集中而电网配套送出通道建设相对滞后、以及以风电、太阳能为代表的间歇性新能源并网等因素的影响，水电系统面临巨大调峰压力和持续凸显的弃水问题，而弃水是水电站运行管理的重要考核指标，研究水电站运行调度弃水风险控制具有重要意义。目前常用的跨流域水电站群调峰优化调度方法在进行水电站运行调度时没有考虑弃水风险因素的影响，特别是水电站群间调峰电量分配简单根据电站装机容量，并未充分考虑不同流域梯级水情，使水电运行面临较大的弃水风险，造成了大量的水资源浪费。而现有的关于梯级水电站群弃水风险的研究多基于径流预报误差进行弃水风险分析，对梯级水电站弃水风险的定量分析较少。因此，能够对梯级水电站弃水风险进行定量评估，并提出一种考虑弃水风险的跨流域水电站群调峰优化调度方法是亟需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种考虑弃水风险的跨流域水电站群调峰优化调度方法，旨在解决现有跨流域水电站群调峰优化调度方法未考虑弃水风险的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种考虑弃水风险的跨流域水电站群调峰优化调度方法，包括以下步骤：S1、构建水电站群调峰优化调度模型；S2、计算各梯级水电站的弃水风险大小；S3、基于所得各电站的弃水风险协调分配各电站发电量；S4、基于所得各电站的电量分配计算水电站群调峰优化调度模型的最优解优得到各电站出力过程线，完成水电站群联合调峰调度。优选地，步骤S1中的水电站群调峰优化调度模型以电网余荷均方差最小为调峰目标，其目标函数如下：其中，F为电网余荷均方差即目标值，T为调峰调度时段数，Rt为经水电站群调峰后电网t时段的余荷值，为调度期的电网余荷均值，Ni,t为水电站i在t时段的出力，M为电网调峰水电站个数，Lt为t时段的调峰电网负荷值。更进一步地，以上水电站群调峰优化调度模型的约束条件包括：(1)弃水风险约束：θi≤θmax(2)电量约束：(3)水量平衡约束：Vi,t+1＝Vi,t+(Ri,t-Qi,t)Δt(4)下泄流量约束：(5)水位约束：(6)出力约束：(7)全站振动区约束：(8)出力最小持续时间约束：(Ni,t-τ+1-Ni,t-τ)(Ni,t-Ni,t-1)≥0(9)水位、流量及出力变幅约束：其中，θi、θmax分别表示水电站i的弃水风险及控制弃水风险大小约束值，Ni,t、Qi,t及Zi,t分别表示水电站i在t时段的出力、下泄流量及水位，及分别表示水电站i在t时段的出力约束值、下泄流量及水位的上下限约束值，ΔNi、ΔQi及ΔZi分别表示水电站i在相邻时段允许的最大出力、下泄流量及水位变幅，Δt为调度时段小时数，为水电站i分配的发电量，Vi,t、Vi,t+1、Ri,t分别表示水电站i在t时段的初、末库容及入库流量，分别表示水电站i第g组振动区的上下边界约束值，τ为水电站i在出力极值点至少持续的时段数。优选地，步骤S2中水电站弃水风险大小定义为水电站在最大发电情景下满足水位控制且不弃水时的最大入库流量对应的调度时段径流频率，具体包括如下计算步骤：S21、选取相应计算时段梯级各水电站区间长系列历史入库径流资料，拟合径流频率-入库流量的关系曲线，得到各电站不同径流频率Pi的区间入库流量S22、将梯级水电站从下游到上游顺序编号为1，2，…，N，N为大于等于2的正整数，初始化i＝1，初始化水电站1的径流频率P1＝0.5，初始化最大迭代次数k_max，其中k_max的范围为区间[40,80]中的正整数；S23、计算水电站i+1在考虑弃水风险场景下的最大出库流量Qi+1；优选地，水电站i+1在考虑弃水风险场景下的最大出库流量其中，Qi为水电站i在考虑弃水风险场景下的最大出库流量，为频率Pi对应的区间入库流量，Qi,Δ为调度期库容差对应折算出的水电站i的出库流量；优选地，调度期库容差可根据电站当前水位及调度期末控制水位计算得到；S24、若Qi+1小于电站的最小出库流量约束Qi+1,min，则令Qi+1＝Qi+1,min；若Qi+1大于电站的最大出库流量约束Qi+1,max，则令Qi+1＝Qi+1,max，更新及其对应的径流频率Pi；S25、令Pi+1＝Pi，i＝i+1重复步骤S23和步骤S24直到i＝N-1，可得水电站1，2，…，N-1的区间最大入库对应的径流频率P1,P2,…,PN-1及水电站N在考虑弃水风险场景下的最大出库流量QN，计算水电站N的入库流量为QN,r＝QN+QN,Δ，然后根据径流频率-入库流量的关系曲线得到QN,r对应的频率PN；S26、若PN＜P1且QN≠QN,min，则将P1减小εP，若PN＞P1且QN≠QN,max，则将P1增大εP，然后重新令i＝1；优选地，εP取值0.05；S27、重复步骤S23-S26进行迭代，直到满足收敛条件或者迭代次数超过k_max时，停止迭代，所得P1,P2…,PN即为梯级各电站的弃水风险大小。优选地，步骤S27所述收敛条件为相邻两次调整的径流频率PN与P1的大小关系发生变化或径流频率PN的改变量ΔPN满足ΔPN≤εP。优选地，对于流域中只有一个水电站的情况，则直接计算电站最大入库流量Qr＝Q+QΔ，其中，Q为电站最大发电流量，QΔ为根据调度期库容差对应折算的出库流量，然后根据径流频率-入库流量的关系曲线得到最大入库流量Qr对应的径流频率P，即为当前电站弃水风险大小。优选地，步骤S3中基于所得各电站的弃水风险协调分配各电站发电量方法包括以下步骤：S31、将水电站群总发电量Etotal按装机容量比例分配到各电站，作为各水电站电量分配初始解；S32、对每一个梯级电站，计算电站间最大弃水风险值之差为Δθi，若将弃水风险值最大的电站分配电量增加ΔEi，将弃水风险值最小的电站分配电量减少ΔEi，根据步骤S2计算当前各电站的弃水风险值；优选地，取值为0.05，ΔEi取值为梯级电站最小调节出力或取值为1MW；优选地，当电站分配的电量发生变化时，相应的末水位会发生变化，故弃水风险也会发生变化；S33、重复步骤S32进行迭代，直到或Δθi不再减小，停止当前迭代；S34、对不同流域梯级电站，计算不同流域梯级间最大弃水风险之差为Δθ，若Δθ＞εθ，将弃水风险最大的流域梯级总发电量增加ΔE，将弃水风险最小的流域梯级总发电量减小ΔE，然后将该流域的发电量调整量ΔE按电站装机容量比例分配到各电站；优选地，流域梯级的最大弃水风险为该流域中各电站的弃水风险最大值；优选地，ΔE取值为流域梯级总发电量的1％，εθ取值为0.1；S35、重复步骤S32-S34进行迭代，重复电量调整直到Δθ≤εθ或Δθ不再减小，输出所有流域各电站分配的电量。优选地，步骤S4中基于所得各电站的电量分配计算水电站群调峰优化调度模型的最优解优得到各电站出力过程线，完成水电站群联合调峰调度的方法具体包括以下步骤：S41、根据电站的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑弃水风险的跨流域水电站群调峰优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建水电站群调峰优化调度模型；S2、计算各梯级水电站的弃水风险大小；S3、基于所述各电站的弃水风险协调分配各电站发电量；S4、基于所述各电站的电量分配计算所述水电站群调峰优化调度模型的最优解得到各电站出力过程线，完成水电站群联合调峰调度。

【技术特征摘要】
1.一种考虑弃水风险的跨流域水电站群调峰优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建水电站群调峰优化调度模型；S2、计算各梯级水电站的弃水风险大小；S3、基于所述各电站的弃水风险协调分配各电站发电量；S4、基于所述各电站的电量分配计算所述水电站群调峰优化调度模型的最优解得到各电站出力过程线，完成水电站群联合调峰调度。2.根据权利要求1所述的跨流域水电站群调峰优化调度方法，其特征在于，步骤S2所述的方法包括以下步骤：S21、选取相应计算时段梯级各水电站区间长系列历史入库径流资料，拟合径流频率-入库流量的关系曲线，得到各电站不同径流频率的区间入库流量；S22、将梯级水电站从下游到上游顺序编号为1，2，…，N，N为大于等于2的正整数，初始化i＝1，初始化水电站1的径流频率P1＝0.5，初始化最大迭代次数k_max，其中k_max的范围为区间[40,80]中的正整数；S23、计算水电站i+1在考虑弃水风险场景下的最大出库流量Qi+1；S24、若所述Qi+1小于水电站i+1的最小出库流量约束Qi+1,min，则令Qi+1＝Qi+1,min；若所述Qi+1大于水电站i+1的最大出库流量约束Qi+1,max，则令Qi+1＝Qi+1,max，更新QPi＝Qi+QΔi-Qi+1及其对应的径流频率Pi；S25、令Pi+1＝Pi，i＝i+1重复步骤S23和步骤S24直到i＝N-1，可得水电站1，2，…，N-1的区间最大入库径流对应频率P1,P2,…,PN-1及水电站N在考虑弃水风险场景下的最大出库流量QN，计算水电站N的入库流量为QN,r＝QN+QN,Δ，然后根据所述径流频率-入库流量的关系曲线得到QN,r对应的径流频率PN；S26、若PN＜P1且QN≠QN,min，则将P1减小εP，若PN＞P1且QN≠QN,max，则将P1增大εP，然后重新令i＝1；S27、重复步骤S23-S26进行迭代，直到满足收敛条件或者迭代次数超过k_max时，停止迭代，所得P1,P2…,PN即为梯级各电站的弃水风险大小。3.根据权利要求2所述的跨流域水电站群调峰优化调度方法，其特征在于，对于流域中只有一个水电站的情况，直接计算电站最大入库流量Qr＝Q+QΔ，然后根据径流频率-入库流量的关系曲线得到最大入库流量Qr对应的径流频率，即为当前电站的弃水风险大小，其中，Q为电站最大发电流量，QΔ为根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建中，柯生林，莫莉，覃晖，蒋志强，冯仲恺，刘光彪，何飞飞，杨钰琪，邹义博，秦洲，刘斌，胡斯曼，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42