[發明專利]一種水電站群期末蓄能最大短期優化調度方法

有效

• 申請號: 201210579060.4
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103093282A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 何光宏;戴建煒;武新宇;林成;廖勝利;汪明清;蘇華英;王俊莉
• 申請（專利權）人: 貴州烏江水電開發有限責任公司;大連理工大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種水電站群期末蓄能最大優化調度方法，其特征包括以下步驟，

(一)建立短期蓄能最大優化調度模型

1.1?目標函數

MaxF=Σm=1MESm+Σm=1MElm---(1)]]>

其中：M為跨流域水電站群參與計算電站的總數，1≤m≤M；t為時段標號，T為計算時段總數，控制期內1≤t≤T；ES_m表示m號電站及其全部上游電站死水位以上水量在m號電站可產生的電量，采用式（2）計算；El_m表示m號電站上游電站在m號電站產生的滯時電量，采用式（3）計算；

ESm={[VmT+WT(m)]/ηm}]]>

WT(m)=Σk=1Km{VUm[k]T+WT(Um[k])}---(2)]]>

其中：表示水庫m第t時段初的庫容；η_m表示m號電站平均耗水率；WT(m)表示m號電站水庫及其全部上游電站水庫調度期末死水位以上蓄水量；U_m表示m號電站直接上游電站標號數組；K_m為m號水電站水庫的直接上游電站數目；

Elm=WL(m)/ηm---(3)]]>

其中：，WL(m)表示m號電站全部上游電站滯時水量計算函數；，表示有直接上下游關系的上游U_m[k]號水電站水庫和下游m號水電站水庫間的最大最小滯時時段數；Δ_t表示第t時段的小時數；表示U_m?[k]號電站在n時段出庫流量為時，在下游m號電站T-1時段以后產生的入庫流量，按式（4）計算：

為U_m?[k]號電站水庫出庫流量為時的滯時時段數；

1.2?約束條件

除常規水量平衡、?發電流量約束、電站出力約束、庫水位約束、出庫流量約束等條件外，該模型尚需滿足如下約束：

水電站出力爬坡限制：?

（MW）表示m號水電站相鄰時段最大出力升降限制；

水電站出力波動限制：^{????????????????????????}（6）

tv_m是m號水電站出力升降最小間隔時段數，即在一輪出力升降過程最高最低點需持續最少tv_m個時段；

最小出力升降時段數限制：m號水電站出力上升開始至下降開始，或由下降開始至上升開始的時間間隔不少于tp_m個時段；

水電總負荷約束：?

其中：N^t表示第t時段的水電負荷；

（二）短期蓄能最大優化調度方法

2.1模型簡化

將約束，t=1,2,…,T，轉換為：；

而后采用凝聚函數法將轉換為，；P為參數，取為0.01；

2.2建立對偶問題

針對水電系統總負荷約束采用拉格朗日松弛法建立對偶優化問題；在不采用2.1模型時，建立以式（8）為目標函數，以水量平衡、發電流量約束、電站出力約束、庫水位約束、出庫流量約束、水電站出力爬坡限制、最小出力升降時段數限制為約束條件的優化問題；

minBmaxAF1=F+Σt=1T[λt(Σm=1Mpmt-Nt)]---(8)]]>

λ_t為t時段拉格朗日乘子向量分量，A=p11,p12,...,p1Tp21,p22,...,p2T...pM1,pM2,...,pmT]]>，B={λ₁,λ₂,…,λ_T}；

而在采用簡化方式時，對偶優化問題約束條件相同，目標函數為：

minγmaxAF2=F+γ[1Pln{Σt=1TeP[f(t)-max1≤t0≤Tf(t0)]}+max1≤t≤Tf(t)],f(t)=|Σm=1Mpmt-Nt|---(9)]]>

γ為拉格朗日乘子；

2.3優化求解

計算流程如下：

（1）初設i=1和拉格朗日乘子γⁱ；

（2）采用逐次逼近的搜索算法求解以式（9）為目標函數，以水量平衡、發電流量約束、電站出力約束、庫水位約束、出庫流量約束、水電站出力爬坡限制、最小出力升降時段數限制為約束條件的優化問題，此時；

（3）采用次梯度法更新乘子，即γⁱ⁺¹=γⁱ+β*F2，?β為乘子更新系數，設i=i+1；

（4）若|γⁱ⁺¹-γⁱ|＜ε，ε為收斂精度，轉步驟（5），否則返回步驟（2）；

（5）在優化結果的基礎上，以為目標消除對偶間隙，仍采用逐次逼近的算法求解；

流程中采用的逐次逼近的搜索算法需要使得搜索模式滿足出力爬坡、波動和升降時段約束，本發明采用如下方法：

（1）在t時段發電流量由變為后，依次向前后方向擴展，以滿足出力波動約束；計原具體方法是依次向前調整t-1，t-2，t-tv_m/2時段的出力，直到；向后搜索的方法類似；

（2）在擴展范圍邊緣修正出力變化幅度，以滿足出力爬坡約束，設擴展范圍的范圍為[t1,t2]，則首先搜索最大的滿足，（t0＜t1）的時段t0，由時段依次按照爬坡出力值調整t1-1，t1-2，…t0+1的發電流量；而后搜索最小的滿足，（t3＞t2）的時段t3，而后由時段依次按照爬坡出力值調整t2+1，t2+2，…t3-1的發電流量；

（3）在前兩步發電流量變化范圍的兩側，檢驗出力升降時段約束是否滿足，必要時進行修正；（2）步后發電流量的變化范圍為[t0,t3]，則由t0時段向前搜索最大滿足的t4，若|t0-t4|＜tv_m，則搜索t5，t6使得|t5-t6|≥tv_m，t5≥t0，t6≤t4，，否則t6=t4；由t3點向后修整的方法類似；

（4）第（3）步后發電流量的變化范圍為[t6,t7]，t7為由t3時段向后修正范圍的最大時段號；則由t5時段向前搜索最大的滿足，t8≤t5的t8，若|t5-t8|＜tp_m，則搜索距離最大的t9，使得，t9＜t8，修正t9和t5間的流量過程滿足出力升降時段要求；由t7點向后修整的方法類似。