[發明專利]一種水電站群電站與機組混合優化調度方法

有效

• 申請號: 201210563275.7
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103023073A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 程春田;戴建煒;武新宇;李澤宏;廖勝利;李樹山;張勇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;貴州烏江水電開發有限責任公司
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種水電站群電站與機組混合優化調度方法，其特征在于，

（一）調度電站調控階段：采用各種基于逐次逼近的短期優化調度算法求解；

（二）調度計算機組負荷分配階段，分為兩部分，具體如下：

第一部分：對于任一時段t，按以下方法確定面臨時段的開機機組組合及機組出力上下限；?

（1）確定開機機組組合；若t時段電站出力，則t時段開機機組組合與t-1時段相同；若，且需要增加開機機組，則優先選擇耗水率小且已滿足停機持續時段要求的機組進行開機；若，且需要減少開機機組，則優先選擇耗水率大且已滿足開機持續時段要求的機組進行停機；

（2）以上述開機機組組合為基礎，確定機組出力上下限；若，則各機組的上下限均為本機組在t-1時段的出力；若，則任一k號機組的出力上下限按方法①確定；若，則任一k號機組的出力上下限按方法②確定：

方法①：對于任一k號機組，考慮出力升降趨勢約束，則要求t時段出力下限；考慮出力爬坡上限約束，則要求t時段出力上限；考慮出力極值點持續時段約束，若t時段之前機組出力連續相等的時段數小于給定的持續時段要求，且處于下降趨勢中，則；對各出力區間范圍取交集，確定t時段k號機組出力上下限；

方法②：對于任一k號機組，考慮出力升降趨勢約束，則要求t時段出力上限；考慮出力爬坡上限約束，則要求t時段出力下限且；考慮出力極值點持續時段約束，若t時段之前機組出力連續相等的時段數小于給定的持續時段要求，且處于上升趨勢中，則；對各出力區間范圍取交集，確定t時段k號機組出力上下限；

第二部分：對于任一時段t，進行固定機組的最優負荷分配，按下述步驟（1）~（5）確定各機組出力；

（1）若給定的電站出力等于或大于所有機組出力上限之和，則各機組出力取本機組出力上限值，負荷分配結束；若給定的電站出力等于或小于所有機組出力下限之和，則各機組出力取本機組出力下限值，負荷分配結束；

（2）按給定的出力離散步長pstep_m，確定新的電站出力和各機組出力上下限；待分配的電站出力從修正為；任一k號機組的出力上限修正為，出力下限修正為；

（3）以水電站發電流量最小為目標，利用動態規劃構建順向遞推方程組qm,kt,*(p‾m,kt,Hmt)=min[qm,kt(pm,kt,Hmt)+qm,k-1t,*(p‾m,k-1t,*,Hmt)p‾m,k-1t=p‾m,kt-pm,kt(k=1,2,...,Jm)pm,0t,*(p‾m,0t,Hmt)=0,∀p‾m,0t]]>，確定各機組最優出力；

（4）按原機組出力上下限修正各機組出力，并進一步調整未分配電站出力；對于任一k號機組，若，則，且未分配出力；若，則，且；

（5）按各機組耗水率從小到大的順序，將電站未分配出力依次分給各機組，直至；

（三）調度電站與機組混合調控階段

（1）單臺機組以水定電

a.計算機組發電流量和末水位

首先計算j號機組發電流量為，其他機組發電流量不變時的t時段末庫容：；為t時段初m號電站水庫庫容；為m號電站水庫入庫流量；為m號電站k號機組t時段發電流量；J_m為m號電站可用機組數目；Δ_t為時段t小時數；

以水定電有兩種模式，第一是允許主動調整，就是在給定出庫流量偏大產生棄水而又沒有蓄滿的情況下，主動蓄水減少棄水；第二種是不主動調整，嚴格按照給定出庫流量處理；

若采用允許主動調整模式，且，則，，為t+1時段初水位上限；

若，；為m號電站j號機組最大發電引用流量；

若，則，；若，，；為t+1時段初水位下限；

b.設定迭代計算次數i=1；設定各機組i輪發電流量為，k=1,2,…,J_m；

c.計算各臺機組發電水頭

，和分別為m號電站水庫t和t+1時段初水位，由和由水位庫容關系曲線插值得到；

d.計算各臺機組發電出力或發電流量

若控制其他機組發電流量過程不變，則計算各機組發電出力，k=1,2,…,J_m，為m號電站k號機組t時段水頭下，發電流量時的發電出力計算函數；轉步驟e；

若控制其他機組發電出力過程不變，則計算和其他各機組發電流量，k=1,2,…,j-1,j+1,…,J_m，為m號電站k號機組t時段水頭下，發電出力時的發電流量計算函數；而后計算此時的末庫容和末水位：，按照與步驟a種相同的方法，在庫容超限時，依據是否允許主動調整，來修改；由水位庫容曲線差值得到和；若i＞1且，，則轉步驟e，否則i=i+1，設，k=1,2,…,j-1,j+1,…,J_m轉步驟c；

（2）單臺機組以電定水

1）首先采用龍哥庫塔數值算法求解的初始解：

龍格庫塔法的計算公式為：???k1=3600Δt[Qmt-Sm,jt(Zm(Vmt),pm,jt)-Σ1≤k≤Jk≠jqm,kt]k2=3600Δt[Qmt-Sm,jt(Zm(Vmt+k1/2),pm,jt)-Σ1≤k≤Jqm,kt]k≠jk3=3600Δt[Qmt-Sm,jt(Zm(Vmt+k2/2),pm,jt)-Σ1≤k≤Jqm,kt],k≠jk4=3600Δt[Qmt-Sm,jt(Zm(Vmt+k3),pm,jt)-Σ1≤k≤Jqm,ktk≠j]]]>，

其中k₁、k₂、k₃、k₄為中間計算值，為由庫容為時，m號水電站水庫的庫容，在水庫水位-庫容關系曲線上用插值法求得；由平均水庫水位為Z(V_t)，給定出力為時，m號電站j號機組的發電流量，需采用迭代計算方式：

初算下游水位，則發電水頭為；設定n=1，反復重復下面的迭代計算更新發電水頭，直到（ε為設定精度）：，，更新n=n+1；

2）采用迭代計算方法精確求解：

a.設迭代次數為i=1；

b.計算末庫容和末水位：，按照與“單臺機組以水定電”中相同的方法，在庫容超限時，依據是否允許主動調整，來修改；由水位庫容曲線差值得到和；

c.采用與1）中相同的迭代計算方法計算下游水位和發電水頭，k=1,2,…,J_m，計算j號機組的發電流量為；若其他電站采用固定發電出力，則計算，k=1,2,…,j-1,j+1,…,J_m；若其他電站采用固定發電流量，則計算，k=1,2,…,j-1,j+1,…,J_m；若，k=1,2,…,J_m則轉步驟d，否則設i=i+1，，k=1,2,…,J_m；

（3）單臺機組定水位調節算法

根據在產生棄水時，是否主動抬高給定末水位；在無法滿足水量平衡時，是否主動降低末水位；計算主要采用水量平衡方程：

和出力計算函數。