一种大型混联水库群多目标蓄能调度图计算方法技术

本发明专利技术公开了一种大型混联水库群多目标蓄能调度图计算方法，包括根据混联水库群拓扑结构，获得与各水库有水量、水头联系的水库集合；确定混联水库群各水库各时段运行的水位上下限、出力和流量约束条件；分别对保证出力和最小下泄流量进行离散；对每一组保证出力和最小下泄流量离散值，构建混联水库群蓄能调度图；对每个混联水库群蓄能调度图进行模拟计算；对每一个最小下泄流量，构建多目标解空间，根据方案优选准则或实际调度准则，得到各最小下泄流量下的最佳调度方案。本发明专利技术对原有判别系数、水量平衡方程及蓄能计算公式进行改进，解决了混联水库群蓄能调度图绘制中存在的复杂水量、水头联系问题；同时实现了蓄能调度图与多目标调度的耦合。

A calculation method of multi-objective energy storage operation chart for large-scale hybrid reservoirs

【技术实现步骤摘要】
一种大型混联水库群多目标蓄能调度图计算方法
本专利技术属于水电能源优化运行和电力系统发电优化调度领域，更具体地，涉及一种大型混联水库群多目标蓄能调度图计算方法。
技术介绍
蓄能调度图作为一种常规水库群联合调度工具，因其清晰的物理意义在水库群联合调度中得到了较为广泛的应用，但已有研究和应用主要集中在基于蓄供水判别式法的梯级水库蓄能调度图，对于既有串联水库、又有并联水库的大型混联水库群，未见相关研究成果。此外，和单库调度变量简单、目标单一不同，由多个水库组成的混联水库群需要实行统一调度、统一管理，往往具有维数大、目标多的特点。目前，已有关于水库群多目标调度的研究取得了一些成果，但已有相关研究也还存在一些不足，例如已有研究大多采用优化算法进行确定性的优化计算，以验证多目标求解方法的有效性，注重优化模型或算法的研究，没有关注优化结果的实用性，难以在实际调度中得到有效应用。此外，虽有部分研究提出了相应的调度方案或规则，具有一定的实际应用效果，但是已有研究很少关注多目标调度与蓄能调度图的结合问题。不同于单纯的梯级水库蓄能调度图绘制，大型混联水库群多目标蓄能调度图绘制时考虑的因数众多，绘制过程更加困难和复杂，有如下两大难点：(1)混联水库群上下游水库间的水力关系相对于单纯的梯级水库而言更为复杂，其部分水库间直接或间接的存在水量、水头联系，而部分水库间又不存在水量、水头联系。因此，如何有效地将这复杂的水量、水头联系耦合到混联水库群蓄能调度图绘制与模拟的整个过程中，目前还没有较为成熟的方法解决该问题；(2)和单库调度变量简单、目标单一不同，由多个水库组成的混联水库群往往具有维数大、目标多的特点。因此，针对大型混联水库群的实际调度问题，如何将混联水库群蓄能调度图与多目标调度相结合，考虑防洪、发电(包括发电量，保证率及保证出力)及生态调度目标，提出适用于混联水库群的多目标蓄能调度图模型及其求解方法是目前的一大难点。
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大型混联水库群多目标蓄能调度图计算方法，旨在将混联水库群系统中各水库间复杂的水量、水头联系耦合到蓄能调度图绘制与模拟过程中，并将多目标调度问题与蓄能调度图相结合，得到适合于混联水库群的多目标蓄能调度图。为实现上述目的，本专利技术提供了一种大型混联水库群多目标蓄能调度图计算方法，包括：(1)根据混联水库群拓扑结构，获得各水库的S集合、DownRes集合和UpRes集合，并确定所述混联水库群各水库各时段运行的水位上下限、出力和流量约束条件；其中，S集合是与当前水库有直接水量联系的上游水库编号集合，DownRes集合是当前水库及与当前水库有水头联系的下游水库编号集合，UpRes集合是不包括当前水库且与当前水库有水量联系的上游水库编号集合；(2)根据系统初始保证出力，构建保证出力寻优区间，在所述保证出力寻优区间内对保证出力进行离散，得到多个保证出力离散值TNi(i＝1,2,...,M)，并根据上游电站实际最小下泄流量数据，建立最小下泄流量寻优区间，并在所述最小下泄流量寻优区间内对最小下泄流量进行离散，得到多个最小下泄流量Qj(j＝1,2,...,N)；(3)对每一组保证出力和最小下泄流量离散值，根据所得S集合、DownRes集合、UpRes集合、水位上下限、出力和流量约束条件，构建混联水库群蓄能调度图；(4)对每个混联水库群蓄能调度图进行模拟计算，得到发电量、发电保证率和下游断面最小生态流量满足率；(5)对每一个最小下泄流量，构建包括发电量、发电保证率和保证出力的多目标解空间，根据实际调度需求，得到各最小下泄流量下的最佳调度方案。进一步地，所述保证出力寻优区间为(0.7TN0,1.3TN0)或(0.6TN0,1.4TN0)；其中，TN0为混联水库群系统初始保证出力。进一步地，步骤(3)中所述对每一组保证出力和最小下泄流量离散值，根据所得S集合、DownRes集合、UpRes集合、水位上下限、出力和流量约束条件，构建混联水库群蓄能调度图，具体包括：(3.1)获取上下基本调度线；从长系列历史径流资料中选取Y年典型径流系列，并根据判别系数和约束条件，经逆时序递推计算各典型年混联水库群各时段初的系统总蓄能；以各典型年所对应的系统总蓄能变化曲线的上下包线作为上下基本调度线；(3.2)获取上下基本调度线所对应的典型径流过程；假设混联水库群系统当前时段的总入流量TQ，并根据多年平均径流分布比例将总入流量TQ分配到各个水库，获得假设的混联水库系统中各库对应的典型径流；根据判别系数和约束条件计算混联水库当前时段初的总蓄能ES，并从上下基本调度线上读取当前时段初对应的总蓄能ES′；比较计算的总蓄能ES与读取的总蓄能ES′；若相等，则以假设的混联水库系统中各库对应的典型径流作为实际混联水库系统中各库对应的典型径流；若不相等，则以差值更新所述总入流量TQ，重复计算直至计算的总蓄能ES与读取的总蓄能ES′相等；(3.3)根据典型径流过程获取加大出力线及降低出力线；根据所述判别系数、约束条件，加大或降低出力值、上下基本调度线所对应的典型径流过程，经逆时序递推计算混联水库群各时段初的系统总蓄能；获取混联水库群各时段初的系统总蓄能变化过程，并以所得系统总蓄能变化过程作为加大出力线或降低出力线。进一步地，所述判别系数的计算公式为：其中，表示水库放水时，各水库对应的判别式值，该值越小的水库先放水；表示水库蓄水时，各水库对应的判别式值，该值越大的水库先蓄水；Esupply表示第i水库在第t时段放水发电而产生的能量；EW-supply表示第i水库当前时段的来流Wti因第i水库放水发电所导致的能量损失；EV-supply表示第i水库的上游水库的蓄水量因第i水库放水发电所导致的能量损失；表示第i水库在第t时段的平均水面面积；表示第i水库在第t时段的平均水头；Estore表示第i水库在第t时段通过蓄水蓄入水库的能量；EW-store表示第i水库当前时段的来流Wti因第i水库蓄水所导致的能量增量；EV-store表示第i水库的上游水库的蓄水量因第i水库蓄水所导致的能量增量。进一步地，所述约束条件包括水量平衡约束、出力约束、水位约束、流量约束。进一步地，所述水量平衡约束为：其中，表示发电引用流量，表示弃水流量，表示蒸发流量，表示时段初库容，表示时段末库容，包括区间入流和与第i水库有直接水量联系的上游水库的下泄流量，表示第i库在第t时段的区间入流，表示与第i库有直接水量联系的上游第j库的下泄流量。进一步地，所述混联水库群系统蓄能计算公式为：其中，ESt表示混联水库群系统当前蓄能值；表示第i水库在第t时段的可用水量；表示第j库的水头；γ为水的比重。进一步地，步骤(4)中所述对每个混联水库群蓄能调度图进行模拟计算，具体包括：(4.1)在第t时段初，计算水库群系统总蓄能；(4.2)根据所述总蓄能从所述混联水库群蓄能调度图中获取当前时段系统总出力TLt,chart，并计算仅由天然来流发电时的系统总出力TLt,inflow；(4.3)判断当前时段系统总出力TLt,chart与仅由天然来流发电时的系统总出力TLt,inflow大小；若TLt,inflow>TLt,chart，此时水库蓄水，转入步骤(4.4)；若TLt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型混联水库群多目标蓄能调度图计算方法，其特征在于，包括：(1)根据混联水库群拓扑结构，获得各水库的S集合、DownRes集合和UpRes集合，并确定所述混联水库群各水库各时段运行的水位上下限、出力和流量约束条件；其中，S集合是与当前水库有直接水量联系的上游水库编号集合，DownRes集合是当前水库及与当前水库有水头联系的下游水库编号集合，UpRes集合是不包括当前水库且与当前水库有水量联系的上游水库编号集合；(2)根据系统初始保证出力，构建保证出力寻优区间，在所述保证出力寻优区间内对保证出力进行离散，得到多个保证出力离散值TNi(i＝1,2,...,M)，并根据上游电站实际最小下泄流量数据，建立最小下泄流量寻优区间，并在所述最小下泄流量寻优区间内对最小下泄流量进行离散，得到多个最小下泄流量Qj(j＝1,2,...,N)；(3)对每一组保证出力和最小下泄流量离散值，根据所得S集合、DownRes集合、UpRes集合、水位上下限、出力和流量约束条件，构建混联水库群蓄能调度图；(4)对每个混联水库群蓄能调度图进行模拟计算，得到发电量、发电保证率和下游断面最小生态流量满足率；(5)对每一个最小下泄流量，构建包括发电量、发电保证率和保证出力的多目标解空间，根据实际调度需求，得到各最小下泄流量下的最佳调度方案。...

【技术特征摘要】
1.一种大型混联水库群多目标蓄能调度图计算方法，其特征在于，包括：(1)根据混联水库群拓扑结构，获得各水库的S集合、DownRes集合和UpRes集合，并确定所述混联水库群各水库各时段运行的水位上下限、出力和流量约束条件；其中，S集合是与当前水库有直接水量联系的上游水库编号集合，DownRes集合是当前水库及与当前水库有水头联系的下游水库编号集合，UpRes集合是不包括当前水库且与当前水库有水量联系的上游水库编号集合；(2)根据系统初始保证出力，构建保证出力寻优区间，在所述保证出力寻优区间内对保证出力进行离散，得到多个保证出力离散值TNi(i＝1,2,...,M)，并根据上游电站实际最小下泄流量数据，建立最小下泄流量寻优区间，并在所述最小下泄流量寻优区间内对最小下泄流量进行离散，得到多个最小下泄流量Qj(j＝1,2,...,N)；(3)对每一组保证出力和最小下泄流量离散值，根据所得S集合、DownRes集合、UpRes集合、水位上下限、出力和流量约束条件，构建混联水库群蓄能调度图；(4)对每个混联水库群蓄能调度图进行模拟计算，得到发电量、发电保证率和下游断面最小生态流量满足率；(5)对每一个最小下泄流量，构建包括发电量、发电保证率和保证出力的多目标解空间，根据实际调度需求，得到各最小下泄流量下的最佳调度方案。2.根据权利要求1所述的一种大型混联水库群多目标蓄能调度图计算方法，其特征在于，所述保证出力寻优区间为(0.7TN0,1.3TN0)或(0.6TN0,1.4TN0)；其中，TN0为混联水库群系统初始保证出力。3.根据权利要求1所述的一种大型混联水库群多目标蓄能调度图计算方法，其特征在于，步骤(3)中所述对每一组保证出力和最小下泄流量离散值，根据所得S集合、DownRes集合、UpRes集合、水位上下限、出力和流量约束条件，构建混联水库群蓄能调度图，具体包括：(3.1)获取上下基本调度线；从长系列历史径流资料中选取Y年典型径流系列，并根据判别系数和约束条件，经逆时序递推计算各典型年混联水库群各时段初的系统总蓄能；以各典型年所对应的系统总蓄能变化曲线的上下包线作为上下基本调度线；(3.2)获取上下基本调度线所对应的典型径流过程；假设混联水库群系统当前时段的总入流量TQ，并根据多年平均径流分布比例将总入流量TQ分配到各个水库，获得假设的混联水库系统中各库对应的典型径流；根据判别系数和约束条件计算混联水库当前时段初的总蓄能ES，并从上下基本调度线上读取当前时段初对应的总蓄能ES′；比较计算的总蓄能ES与读取的总蓄能ES′；若相等，则以假设的混联水库系统中各库对应的典型径流作为实际混联水库系统中各库对应的典型径流；若不相等，则以差值更新所述总入流量TQ，重复计算直至计算的总蓄能ES与读取的总蓄能ES′相等；(3.3)根据典型径流过程获取加大出力线及降低出力线；根据所述判别系数、约束条件，加大或降低出力值、上下基本调度线所对应的典型径流过程，经逆时序递推计算混联水库群各时段初的系统总蓄能；获取混联水库群各时段初的系统总蓄能变化过程，并以所得系统总蓄能变化过程作为加大出力线或降低出力线。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋志强，胡德超，陈璐，覃晖，冯仲恺，周建中，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42