CN105184474A - 一种考虑不规则限制运行区的水电站厂内经济调度方法 - Google Patents

Abstract

一种考虑不规则限制运行区的水电站厂内经济调度方法，其将调度期内水头可变区间离散成多个连续子区间，引入水头子区间指示变量加以代替，实现水头动态变化。在此基础上，选定每个水头子区间内的代表水头，确定机组动力特性，实现机组动力特性随水头变化。同时，对于每个水头子区间，预处理机组限制运行区，生成矩形机组可运行区，引入可运行区指示变量予以标识，实现机组限制运行区随水头动态变化。对于水位-库容、尾水位-泄量非线性关系，采用分段线性方法予以描述。利用水电站全厂最优动力特性，采用“以电定水”原则初估发电水头，定位机组动力特性及限制运行区，再以分枝定界方法求解。

Description

一种考虑不规则限制运行区的水电站厂内经济调度方法

技术领域

本发明涉及电网规划和调度运行领域，特别涉及一种考虑不规则限制运行区的水电站厂内经济调度方法。

技术背景

水电系统作为电力系统的重要组成部分，在电力系统经济调度中起到了关键作用，其中，水电站厂内经济调度扮演了不可或缺的角色，据国内外资料表明，水电站厂内经济调度效益可高达0.5％～3％。随着我国电力市场改革步伐的加快，水电站厂内经济调度在水电站参与竞争过程中的重要性日益凸显，受到越来越多的重视。水电站厂内经济调度包括时间最优化和空间最优化，基本任务是研究水电站在总负荷给定的条件下其厂内工作机组最优台数、组合及启停次序，以及机组间负荷的最优分配，以期获得尽可能大的经济效益。相对空间最优化，时间最优化是全局的最优化，更贴近水电站运行实际，成为国内外学者研究的重点。近些年，我国西南地区大规模投产高水头、大容量巨型机组，其多个不规则限制运行区给水电站厂内经济调度带来了新的挑战。因此，如何在时间最优化中，实现随水头动态变化机组动力特性及多个不规则限制运行区约束合理建模及求解，使机组出力可靠、快速躲避限制运行区，对实现水电站厂内经济调度具有重要而深远的意义。

本发明成果前瞻电网未来发展，目前国内相关研究成果和文献报道大多针对矩形限制运行区的优化调度，尚未见考虑不规则机组限制运行区的水电站厂内经济调度方法。本成果为我国巨型水电站厂内经济调度提供了重要借鉴。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种考虑不规则限制运行区的水电站厂内经济调度方法，可充分考虑水库和机组复杂约束，实时分配各机组负荷，实现电站发电用水最小，并可靠、快速躲避机组限制运行区，保证水电站全厂最优运行方式。

本发明的技术方案为：本发明揭示了一种考虑不规则限制运行区的水电站厂内经济调度方法，按照下述步骤(1)-(9)实现各机组调度计划生成过程：

(1)利用水电站内各机组动力特性，采用动态规划方法，对水电站可能承担的任何负荷，确定工作机组的最优台数、组合及启停次序，以及机组间负荷的最优分配，生成水电站全厂最优动力特性，其描述了水电站出力、发电流量和发电水头三者之间的关系；

(2)根据电站入库流量和给定负荷和全厂最优动力特性，利用“以电定水”原则估计发电水头变化区间[H_min,H_max]，H_min、H_max分别为最小发电水头和最大发电水头；

(3)根据精度要求将发电水头变化区间[H_min,H_max]离散成N段，即H_min＝H₀＜H₁＜...＜H_n＝H_max，其中，n取值范围1到N，H_n表示第n个水头离散区间分界点；

(4)分段线性化水位-库容关系和尾水位-泄量关系，实现机组发电水头的线性化；

(5)引入0-1整数变量指示水头离散区间，实现机组发电水头的离散化线性；

(6)选定水头离散区间内的代表水头，分段线性化表达该水头下的机组动力特性，实现随水头变化机组动力特性的线性建模；

(7)预处理机组限制运行区，生成矩形机组可运行区；

(8)实现机组可运行区与水头线性建模；

(9)采用分枝定界方法求解，生成水电站厂内经济调度方案。

本发明对比现有技术有如下有益效果：本发明一种考虑不规则限制运行区的水电站厂内经济调度方法，前瞻电网未来发展，将调度期内水头可变区间离散成多个连续子区间，引入水头子区间指示变量加以代替，实现水头动态变化。在此基础上，选定每个水头子区间内的代表水头，确定机组动力特性，实现机组动力特性随水头变化。同时，对于每个水头子区间，预处理机组限制运行区，生成矩形机组可运行区，引入可运行区指示变量予以标识，实现机组可运行区随水头变化，进而实现机组限制运行区随水头动态变化。对于水位-库容、尾水位-泄量非线性关系，采用分段线性方法予以描述。利用水电站内各机组动力特性，采用动态规划方法，对水电站可能承担的任何负荷，确定工作机组的最优台数、组合及启停次序，以及机组间负荷的最优分配，生成水电站全厂最优动力特性，初估机组发电水头，定位机组动力特性及限制运行区，再以分枝定界方法求解。对比现有技术，本发明可同时考虑随水头变化机组动力特性和不规则限制运行区，在保证电网负荷实时平衡要求的前提下，满足水电站厂内经济调度的安全性、时效性、经济性的要求。

附图说明

图1是机组动力特性线性化示意图。

图2是限制运行区预处理示意图。

图3是厂内经济调度总体求解示意图。

图4(a)是机组#1出力过程。

图4(b)是机组#3出力过程

图4(c)是机组#4出力过程

图4(d)是机组#5出力过程

图5是电站发电水头变化。

图6(a)是机组#2出力过程(矩形机组限制运行区)。

图6(b)是机组#2出力过程(不规则机组限制运行区)。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

水电站厂内经济调度是保证电力系统运行效益和水资源综合利用效益的有效手段。大多的水电站厂内经济调度未涉及或只涉及矩形限制运行区，算法中未考虑随水头变化不规则限制运行区。本发明揭示一种考虑不规则限制运行区的水电站厂内经济调度方法，将调度期内水头可变区间离散成多个连续子区间，引入水头子区间指示变量加以代替，实现水头动态变化。在此基础上，选定每个水头子区间内的代表水头，确定机组动力特性，实现机组动力特性随水头变化。同时，对于每个水头子区间，预处理机组限制运行区，生成矩形机组可运行区，引入可运行区指示变量予以标识，实现机组可运行区随水头变化，进而实现机组限制运行区随水头动态变化。

本发明的水电站厂内经济调度方法以水电站调度期内总耗水最小为目标，其目标函数为：

$min\underset{t\∈T}{\Σ}{u}_t\×\mathrm{\Δ}t\×3600$

$\begin{array}{cc}{u}_t={\mathrm{qPower}}_t+c_t+s_t& \∀t\end{array}$

$\begin{array}{cc}{\mathrm{qPower}}_t=\underset{i\∈I}{\Σ}{q}_{i,t}& \∀t\end{array}$

$\begin{array}{cc}{c}_t=\underset{i\∈I}{\Σ}{\mathrm{SU}}_i\×y_{i,t}+{\mathrm{SD}}_i\×{\tilde{y}}_{i,t}& \∀t\end{array}$

式中：u_t为电站在t时段的总出库流量，m³/s；T为时段总数；Δt为时段步长，h；qPower_t为电站在t时段的总发电流量，m³/s；c_t为各机组在t时段的开停机耗水流量之和，m³/s；s_t为电站在t时段的弃水流量，m³/s；q_i,t为机组i在t时段的发电流量，m³/s；I为电站内机组总数；SU_i、SD_i分别为机组i开、停机耗水流量，m³/s；y_i,t、分别为机组i的开、停机操作变量，0-1整数，y_i,t＝1表示机组i在t时段开机，否则y_i,t＝0，对于同理。

本发明中，涉及水库及机组约束，约束条件表达式如下：

(a)水量平衡约束

$\begin{array}{cc}{v}_t=v_{t-1}+({\mathrm{In}}_t-u_t)\×\mathrm{\Δ}t\×3600& \∀t\end{array}$

式中：v_t为水库在t时段末的库容，m³；In_t为水库在t时段的入库流量，m³/s。

(b)库容限制约束

$\begin{array}{cc}\underset{\‾}{V}\≤v_t\≤\stackrel{\‾}{V}& \∀t\end{array}$

式中：V、分别为库容上、下限，m³。

(c)出库流量约束

$\begin{array}{cc}\underset{\‾}{U}\≤u_t\≤\stackrel{\‾}{U}& \∀t\end{array}$

式中：U、分别为出库流量的上、下限，m³/s。

(d)弃水流量约束

$\begin{array}{cc}0\≤s_t\≤\stackrel{\‾}{S}& \∀t\end{array}$

式中：，为弃水流量上限，m³/s。

(e)负荷平衡约束

$\begin{array}{cc}\underset{i\∈I}{\Σ}{p}_{i,t}=D_t& \∀t\end{array}$

式中：p_i,t为机组i在t时段的出力，MW；D_t为电站在t时段的给定负荷需求，MW。

(f)出力限制约束

$\begin{array}{cc}0\≤p_{i,t}\≤g_{i,t}\×{\stackrel{\‾}{P}}_i& \∀i,\∀t\end{array}$

$\begin{array}{cc}{g}_{i,t}\∈\{0,1\}& \∀i,\∀t\end{array}$

式中：为机组i的出力上限，MW；g_i,t为机组i在t时段运行状态变量，0-1整数，g_i,t＝1表示机组处于运行状态，否则，g_i,t＝0。

(g)发电流量限制约束

$\begin{array}{cc}0\≤q_{i,t}\≤g_{i,t}\×\stackrel{\‾}{Q_i}& \∀i,\∀t\end{array}$

式中：为机组i发电流量上限，m³/s。

(h)初始库容约束

v_beg＝V_beg

式中：v_beg为水库起始库容变量，m³；V_beg为起始库容控制值，m³。

(i)机组状态转移约束

$\begin{array}{cc}{y}_{i,t}-{\tilde{y}}_{i,t}=g_{i,t}-g_{i,t-1}& \∀i,\∀t\end{array}$

$\begin{array}{cc}{y}_{i,t}+{\tilde{y}}_{i,t}\≤1& \∀i,\∀t\end{array}$

$\begin{array}{cc}{y}_{i,t},{\tilde{y}}_{i,t}\∈\{0,1\}& \∀i,\∀t\end{array}$

(j)机组最小开停机时间约束

$\begin{array}{cc}{y}_{i,t}+\underset{\mathrm{\η}=t+1}{\overset{t+{\mathrm{TA}}_i-1}{\Σ}}{\tilde{y}}_{i,\mathrm{\η}}\≤1& \∀i,\∀t\end{array}$

$\begin{array}{cc}{\tilde{y}}_{i,t}+\underset{\mathrm{\η}=t+1}{\overset{t+{\mathrm{TB}}_i-1}{\Σ}}{y}_{i,\mathrm{\η}}\≤1& \∀i,\∀t\end{array}$

式中：TA_i、TB_i分别为机组i最小开、停机时间，h。

(k)机组开机次数限制约束

$\begin{array}{cc}\underset{t\∈T}{\Σ}{y}_{i,t}\≤{\stackrel{\‾}{Y}}_i& \∀i\end{array}$

式中：为机组i在调度期内的开机次数上限。

(l)水位库容关系

$\begin{array}{cc}{v}_t=f_{vz}\left({\mathrm{zf}}_t\right)& \∀t\end{array}$

式中：f_vz(·)为水位库容关系函数；zf_t为水库在t时段的坝前水位，m。

(m)尾水位泄量关系

$\begin{array}{cc}{\mathrm{zd}}_t=f_{zu}\left(u_t\right)& \∀t\end{array}$

式中：f_zu(·)为尾水位泄量关系函数；zd_t为水库在t时段的尾水位，m。

(n)机组动力特性

$\begin{array}{cc}{p}_{i,t}=f_{pqh}(q_{i,t},h_{i,t})& \∀i,\∀t\end{array}$

式中：f_pqh(·)为机组i动力特性关系函数；h_i,t为机组i在t时段的发电水头，m。

(o)限制运行区约束

$\begin{array}{cc}(p_{i,t}-{\stackrel{\‾}{p}}_{i,t}^o)(p_{i,t}-{\underset{\‾}{p}}_{i,t}^o)>0& \∀i,\∀t,\∀o\end{array}$

式中：分别为机组i在t时段第o个限制运行区的上、下限，MW。

本发明的水电站厂内经济调度方法采用常规分段线性方法，将水位库容非线性关系、尾水位泄量非线性关系转换为线性关系，进而实现水头的线性化。

采用分段离散的方式，将水头可变区间离散成N个连续子区间，引入水头子区间指示变量锁定水头子区间，实现水头动态变化。计算公式如下：

$\begin{array}{cc}\underset{n\&Element;N}{\&Sigma;}{d}_t^n\&times;H_{n-1}\&le;h_{i,t}<\underset{n\&Element;N}{\&Sigma;}{d}_t^n\&times;H_n& \&ForAll;i,\&ForAll;t\end{array}$

$\begin{array}{cc}\underset{n\&Element;N}{\&Sigma;}{d}_t^n=1& \&ForAll;t\end{array}$

$\begin{array}{cc}{d}_t^n\&Element;\{0,1\}& \&ForAll;t,\&ForAll;n\end{array}$

式中：[H_n-1,H_n)表示第n个水头离散区间，H_n-1,H_n分别表示水头离散分界点，m；为水头离散区间指示变量，0-1整数。

在每个水头可变区间离散的基础上，选定每个水头离散区间内的代表水头，采用分段线性方法描述该代表水头下的机组动力特性，实现机组动力特性随水头变化，如图1所示。计算公式如下：

式中：为机组i第n个水头离散区间的代表水头对应的机组动力特性曲线；为机组i第n个水头离散区间的代表水头对应的机组动力特性曲线的出力起始点，MW；为机组i第n个水头离散区间的代表水头对应的机组动力特性曲线的第l个流量离散分段的斜率，MW/m³/s；Δq_i,t,l为机组i在t时段第l个流量离散分段的发电流量m³/s； Q _i 分别为机组i的机组动力特性曲线的发电流量上、下限，m³/s；为机组i第l个流量离散分段的发电流量上限，m³/s；ω_i,t,l为机组i在t时段第l个流量离散分段的发电流量控制变量，0-1整数，若其发电流量超过第l个流量离散分段，ω_i,t,l＝1，否则，ω_i,t,l＝0。

机组限制运行区是发电水头的函数，多个不规则限制运行区增加了厂内经济调度建模的难度，同时，引起解空间的不连续性，增加了求解难度。机组限制运行区线性化分为两步：1)预处理；2)水头关联描述。预处理过程假设限制运行区边界为水头的线性函数，选择合适的水头区间分界点，保证每个水头离散区间内限制运行区边界函数为单调函数。对于每个水头区间，根据水头离散分界点，生成与水头无关的限制运行区边界，即矩形限制运行区，如图2所示。

限制运行区上边界表达：

$\begin{array}{cc}{\mathrm{FUB}}_{i,nub}^n=max\{{\mathrm{FUL}}_{i,nub}^n,{\mathrm{FUR}}_{i,nub}^n\}& \&ForAll;i,\&ForAll;n,\&ForAll;nub\end{array}$

${\mathrm{FUL}}_{i,nub}^n={\mathrm{UA}}_{i,nub}^n\&times;H_{n-1}+{\mathrm{UB}}_{i,nub}^n$

${\mathrm{FUR}}_{i,nub}^n={\mathrm{UA}}_{i,nub}^n\&times;H_n+{\mathrm{UB}}_{i,nub}^n$

式中：为机组i第n个离散水头区间第nub个矩形限制运行区的上边界，MW；分别为机组i第n个水头离散区间第nub个矩形限制运行区的上边界左、右端点值，MW，分别与水头离散区间分界点H_n-1,H_n对应；分别为机组i第n个水头离散区间第nub个矩形限制运行区的上边界函数系数。

同理，限制运行区下边界表达：

$\begin{array}{cc}{\mathrm{FDB}}_{i,nub}^n=\min \{{\mathrm{FDL}}_{i,nub}^n,{\mathrm{FDR}}_{i,nub}^n\}& \&ForAll;i,\&ForAll;n,\&ForAll;nub\end{array}$

${\mathrm{FDL}}_{i,nub}^n={\mathrm{DA}}_{i,nub}^n\&times;H_{n-1}+{\mathrm{DB}}_{i,nub}^n$

${\mathrm{FDR}}_{i,nub}^n={\mathrm{DA}}_{i,nub}^n\&times;H_n+{\mathrm{DB}}_{i,nub}^n$

式中：为机组i第n个水头离散区间第nub个矩形限制运行区的下边界，MW；分别为机组i第n个水头离散区间第nub个矩形限制运行区的下边界左、右端点值，MW，分别与水头离散区间分界点H_n-1,H_n对应；分别为机组i第n个水头离散区间第nub个矩形限制运行区的下边界函数系数。

对每一水头离散区间[H_n-1,H_n)，根据机组出力范围及矩形限制运行区生成机组可运行区，其边界表达公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\underset{\&OverBar;}{F^n}}_{i,f}={\mathrm{FUB}}_{i,nub}^n\\ {\stackrel{\&OverBar;}{F^n}}_{i,f}={\mathrm{FDB}}_{i,nub}^n\end{array}\right.$

式中： F ⁿ _i,f分别为机组i在第n个水头离散区间第f个可运行区的上、下边界，MW。

对于水头离散区间，引入可运行区控制变量标识机组可运行区，实现机组多个可运行区线性建模，实现机组可运行区随水头动态变化，实现机组限制运行区的线性化建模，线性化表达如下：

$\begin{array}{cc}{p}_{i,t}\&GreaterEqual;\underset{f\&Element;F}{\&Sigma;}\&lsqb;r_{i,t,f}\&times;({\underset{\&OverBar;}{F^1}}_{i,f}+{\mathrm{\&delta;}}_i)\&rsqb;-(1-d_t^1+d_t^2+\mathrm{...}+d_t^n+\mathrm{...}+d_t^N)\&times;M& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ p_{i,t}\&le;\underset{f\&Element;F}{\&Sigma;}\&lsqb;r_{i,t,f}\&times;({\stackrel{\&OverBar;}{F^1}}_f-{\mathrm{\&delta;}}_i)\&rsqb;+(1-d_t^1+d_t^2+\mathrm{...}+d_t^n+\mathrm{...}+d_t^N)\&times;M& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ \mathrm{......}& \\ p_{i,t}\&GreaterEqual;\underset{f\&Element;F_i}{\&Sigma;}\&lsqb;r_{i,t,f}\&times;({\underset{\&OverBar;}{F^n}}_{i,f}+{\mathrm{\&delta;}}_i)\&rsqb;-(1+d_t^1+\mathrm{...}+d_t^{n-1}-d_t^n+d_t^{n+1}+\mathrm{...}+d_t^N)\&times;M& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ p_{i,t}\&le;\underset{f\&Element;F_i}{\&Sigma;}\&lsqb;r_{i,t,f}\&times;({\stackrel{\&OverBar;}{F^n}}_{i,f}-{\mathrm{\&delta;}}_i)\&rsqb;+(1+d_t^1+\mathrm{...}+d_t^{n-1}-d_t^n+d_t^{n+1}+\mathrm{...}+d_t^N)\&times;M& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ \mathrm{......}& \\ p_{i,t}\&GreaterEqual;\underset{f\&Element;F_i}{\&Sigma;}\&lsqb;r_{i,t,f}\&times;({\underset{\&OverBar;}{F^N}}_{i,f}+{\mathrm{\&delta;}}_i)\&rsqb;-(1+d_t^1+d_t^2+\mathrm{...}+d_t^{N-1}-d_t^N)\&times;M& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ p_{i,t}\&le;\underset{f\&Element;F_i}{\&Sigma;}\&lsqb;r_{i,t,f}\&times;({\stackrel{\&OverBar;}{F^N}}_{i,f}-{\mathrm{\&delta;}}_i)\&rsqb;+(1+d_t^1+d_t^2+\mathrm{...}+d_t^{N-1}-d_t^N)\&times;M& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ \underset{f\&Element;F_i}{\&Sigma;}{r}_{i,t,f}=g_{i,t}& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ r_{i,t,f}\&Element;\left\{0,1\right\}& \&ForAll;i,\&ForAll;t,\&ForAll;f\end{array}$

式中：r_i,t,f为机组i在t时段第f个可运行区控制变量，0-1整数；δ_i为限制运行区误差控制变量，MW；M为惩罚系数。

图3是厂内经济调度总体求解示意图。根据上述思想，一种考虑不规则限制运行区的水电站厂内经济调度方法，按照下述步骤(1)-(9)予以实现：

(1)利用水电站内各机组动力特性，采用动态规划方法，对水电站可能承担的任何负荷，确定工作机组的最优台数、组合及启停次序，以及机组间负荷的最优分配，生成水电站全厂最优动力特性；

(2)根据电站入库流量和给定负荷和全厂最优动力特性，利用“以电定水”原则估计发电水头变化区间[H_min,H_max]；

(3)根据精度要求将发电水头变化区间[H_min,H_max]离散成N段，即

(4)分段线性化水位-库容关系和尾水位-泄量关系，实现机组发电水头的线性化；

(5)引入0-1整数变量指示水头离散区间，实现机组发电水头的离散化线性；

(6)选定水头离散区间内的代表水头，分段线性化表达该水头下的机组动力特性，实现随水头变化机组动力特性的线性建模；

(7)预处理机组限制运行区，生成矩形机组可运行区；

(8)实现机组可运行区与水头线性建模；

(9)采用分枝定界方法求解，生成水电站厂内经济调度方案。

现以位于贵州乌江干流第七级的“黔电送粤”的标志性工程和“西电东送”的骨干支撑电源点构皮滩水电站为例，从机组出力过程、机组开停机组合、电站水头变化、机组#2振动区躲避4个方面验证其厂内经济调度效益。图4是机组出力过程图。表1是开停机组合表。图5是电站发电水头变化。图6(a)是机组#2出力过程(矩形机组限制运行区)。图6(b)是机组#2出力过程(不规则机组限制运行区)。

优化计算得到构皮滩水电站全天耗水量为1.26×10⁸m³。

机组出力过程如图4所示，在3:00～9:00电站承担负荷变化较大，电站出库流量变化范围大，导致发电水头变化剧烈，使得机组振动区频繁变化，因此机组出力不规则变化。在10:00～24:00电站承担负荷平稳，机组出力也相对平稳。

机组开停机组合如表1所示，5台机组全天开机，无停机时段。

电站发电水头如图5所示，电站日内水头位于164.59m～169.85m，与估算水头十分接近，日内变幅高达5.26m。构皮滩为多年调节水库，坝前水位日内变幅很小，其水头与出库流量密切相关，在1:00电站负荷需求高，出库流量大，尾水位高，使得该时段发电水头较低，为164.59m；在6:00电站负荷需求低，出库流量小，尾水位低，使得该时段发电水头高，为169.85m。

在机组#2振动区躲避方面，机组动力特性及限制运行区不随水头变化为水头取为164m时所对应值。将优化计算得到的发电流量、开停机耗水流量作为输入条件，计算机组实际出力过程，由6(a)可知：机组出力在4:00落入限制运行区，不满足实际运行要求。由6(b)可知：机组出力全天均未落入限制运行区。综上所述，本专利方法可兼顾随水头变化机组动力特性和不规则限制运行区，实现水电站厂内经济调度最优运行。

表1

Claims (3)

1.一种考虑不规则限制运行区的水电站厂内经济调度方法，其特征在于如下步骤：

(1)利用水电站内各机组动力特性，采用动态规划方法，对水电站可能承担的任何负荷，确定工作机组的最优台数、组合及启停次序，以及机组间负荷的最优分配，生成水电站全厂最优动力特性，其描述了水电站出力、发电流量和发电水头三者之间的关系；

(2)根据电站入库流量和给定负荷和全厂最优动力特性，利用“以电定水”原则估计发电水头变化区间[H_min,H_max]，H_min、H_max分别为最小发电水头和最大发电水头；

(3)根据精度要求将发电水头变化区间[H_min,H_max]离散成N段，即其中，n取值范围1到N，H_n表示第n个水头离散区间分界点；

(4)分段线性化水位-库容关系和尾水位-泄量关系，实现机组发电水头的线性化；

(5)引入0-1整数变量指示水头离散区间，实现机组发电水头的离散化线性；

(6)选定水头离散区间内的代表水头，分段线性化表达该水头下的机组动力特性，实现随水头变化机组动力特性的线性建模；

(7)假设限制运行区边界为水头的线性函数，选择合适的水头区间分界点，保证每个水头离散区间内限制运行区边界函数为单调函数，对于每个水头区间，根据水头离散分界点，生成与水头无关的限制运行区边界，即矩形限制运行区；

限制运行区上边界表达：

$\begin{array}{cc}{\mathrm{FUB}}_{i,nub}^n=max\{{\mathrm{FUL}}_{i,nub}^n,{\mathrm{FUR}}_{i,nub}^n\}& \&ForAll;i,\&ForAll;n,\&ForAll;nub\end{array}$

${\mathrm{FUL}}_{i,nub}^n={\mathrm{UA}}_{i,nub}^n\&times;H_{n-1}+{\mathrm{UB}}_{i,nub}^n$

${\mathrm{FUR}}_{i,nub}^n={\mathrm{UA}}_{i,nub}^n\&times;H_n+{\mathrm{UB}}_{i,nub}^n$

式中：为机组i第n个离散水头区间第nub个矩形限制运行区的上边界，MW；分别为机组i第n个水头离散区间第nub个矩形限制运行区的上边界左、右端点值，MW，分别与水头离散区间分界点H_n-1,H_n对应；分别为机组i第n个水头离散区间第nub个矩形限制运行区的上边界函数系数；

限制运行区下边界表达：

$\begin{array}{cc}{\mathrm{FDB}}_{i,nub}^n=\min \{{\mathrm{FDL}}_{i,nub}^n,{\mathrm{FDR}}_{i,nub}^n\}& \&ForAll;i,\&ForAll;n,\&ForAll;nub\end{array}$

${\mathrm{FDL}}_{i,nub}^n={\mathrm{DA}}_{i,nub}^n\&times;H_{n-1}+{\mathrm{DB}}_{i,nub}^n$

${\mathrm{FDR}}_{i,nub}^n={\mathrm{DA}}_{i,nub}^n\&times;H_n+{\mathrm{DB}}_{i,nub}^n$

式中：为机组i第n个水头离散区间第nub个矩形限制运行区的下边界，MW；分别为机组i第n个水头离散区间第nub个矩形限制运行区的下边界左、右端点值，MW，分别与水头离散区间分界点H_n-1,H_n对应；分别为机组i第n个水头离散区间第nub个矩形限制运行区的下边界函数系数；

对每一水头离散区间[H_n-1,H_n)，根据机组出力范围及矩形限制运行区生成机组可运行区，其边界表达公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\underset{\&OverBar;}{F^n}}_{i,f}={\mathrm{FUB}}_{i,nub}^n\\ {\stackrel{\&OverBar;}{F^n}}_{i,f}={\mathrm{FDB}}_{i,nub}^n\end{array}\right.$

式中：分别为机组i在第n个水头离散区间第f个可运行区的上、下边界，MW；

(8)对于水头离散区间，引入可运行区控制变量标识机组可运行区，实现机组多个可运行区线性建模；线性化表达如下：

$\begin{array}{cc}{p}_{i,t}\&GreaterEqual;\underset{f\&Element;F}{\&Sigma;}\&lsqb;r_{i,t,f}\&times;({\underset{\&OverBar;}{F^1}}_{i,f}+{\mathrm{\&delta;}}_i)\&rsqb;-(1-d_t^1+d_t^2+\mathrm{...}+d_t^n+\mathrm{...}+d_t^N)\&times;M& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ p_{i,t}\&le;\underset{f\&Element;F}{\&Sigma;}\&lsqb;r_{i,t,f}\&times;({\stackrel{\&OverBar;}{F^1}}_f-{\mathrm{\&delta;}}_i)\&rsqb;+(1-d_t^1+d_t^2+\mathrm{...}+d_t^n+\mathrm{...}+d_t^N)\&times;M& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ \mathrm{......}& \\ p_{i,t}\&GreaterEqual;\underset{f\&Element;F_i}{\&Sigma;}\&lsqb;r_{i,t,f}\&times;({\underset{\&OverBar;}{F^n}}_{i,f}+{\mathrm{\&delta;}}_i)\&rsqb;-(1+d_t^1+\mathrm{...}+d_t^{n-1}-d_t^n+d_t^{n+1}+\mathrm{...}+d_t^N)\&times;M& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ p_{i,t}\&le;\underset{f\&Element;F_i}{\&Sigma;}\&lsqb;r_{i,t,f}\&times;({\stackrel{\&OverBar;}{F^n}}_{i,f}-{\mathrm{\&delta;}}_i)\&rsqb;+(1+d_t^1+\mathrm{...}+d_t^{n-1}-d_t^n+d_t^{n+1}+\mathrm{...}+d_t^N)\&times;M& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ \mathrm{......}& \\ p_{i,t}\&GreaterEqual;\underset{f\&Element;F_i}{\&Sigma;}\&lsqb;r_{i,t,f}\&times;({\underset{\&OverBar;}{F^N}}_{i,f}+{\mathrm{\&delta;}}_i)\&rsqb;-(1+d_t^1+d_t^2+\mathrm{...}+d_t^{N-1}-d_t^N)\&times;M& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ p_{i,t}\&le;\underset{f\&Element;F_i}{\&Sigma;}\&lsqb;r_{i,t,f}\&times;({\stackrel{\&OverBar;}{F^N}}_{i,f}-{\mathrm{\&delta;}}_i)\&rsqb;+(1+d_t^1+d_t^2+\mathrm{...}+d_t^{N-1}-d_t^N)\&times;M& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ \underset{f\&Element;F_i}{\&Sigma;}{r}_{i,t,f}=g_{i,t}& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ r_{i,t,f}\&Element;\left\{0,1\right\}& \&ForAll;i,\&ForAll;t,\&ForAll;f\end{array}$

式中：r_i,t,f为机组i在t时段第f个可运行区控制变量，0-1整数；δ_i为限制运行区误差控制变量，MW；M为惩罚系数；

(9)采用分枝定界方法求解，生成水电站厂内经济调度方案。

2.根据权利要求1所述的水电站厂内经济调度方法，其特征在于，步骤(5)中采用分段离散的方式，将水头可变区间离散成N个连续子区间，引入水头子区间指示变量锁定水头子区间，实现水头动态变化，计算公式如下：

$\begin{array}{cc}\underset{n\&Element;N}{\&Sigma;}{d}_t^n\&times;H_{n-1}\&le;h_{i,t}<\underset{n\&Element;N}{\&Sigma;}{d}_t^n\&times;H_n& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ \underset{n\&Element;N}{\&Sigma;}{d}_t^n=1& \&ForAll;t\\ d_t^n\&Element;\left\{0,1\right\}& \&ForAll;t,\&ForAll;n\end{array}$

式中：[H_n-1,H_n)表示第n个水头离散区间，H_n-1,H_n分别表示水头离散分界点，m；为水头离散区间指示变量，0-1整数；h_i,t为机组i在t时段的发电水头，m。

3.根据权利要求1或2所述的水电站厂内经济调度方法，其特征在于，步骤(6)中在每个水头可变区间离散的基础上，选定每个水头离散区间内的代表水头，采用该代表水头下的机组动力特性代替该水头离散区间内的机组动力特性，实现机组动力特性随水头变化，计算公式如下：

$\begin{array}{cc}{p}_{i,t}-f_{pq|h}^1\left(q_{i,t}\right)-{\stackrel{\&OverBar;}{P}}_i\&times;(1-d_t^1+d_t^2+\mathrm{...}+d_t^n+\mathrm{...}+d_t^N)\&le;0& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ p_{i,t}-f_{pq|h}^1\left(q_{i,t}\right)+{\stackrel{\&OverBar;}{P}}_i\&times;(1-d_t^1+d_t^2+\mathrm{...}+d_t^n+\mathrm{...}+d_t^N)\&GreaterEqual;0& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ \mathrm{......}& \\ p_{i,t}-f_{pq|h}^n\left(q_{i,t}\right)-{\stackrel{\&OverBar;}{P}}_i\&times;(1+d_t^1+\mathrm{...}+d_t^{n-1}-d_t^n+d_t^{n+1}+\mathrm{...}+d_t^N)\&le;0& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ p_{i,t}-f_{pq|h}^n\left(q_{i,t}\right)+{\stackrel{\&OverBar;}{P}}_i\&times;(1+d_t^1+\mathrm{...}+d_t^{n-1}-d_t^n+d_t^{n+1}+\mathrm{...}+d_t^N)\&GreaterEqual;0& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ \mathrm{......}& \\ p_{i,t}-f_{pq|h}^N\left(q_{i,t}\right)-{\stackrel{\&OverBar;}{P}}_i\&times;(1+d_t^1+\mathrm{...}+d_t^n+\mathrm{...}+d_t^{N-1}-d_t^N)\&le;0& \&ForAll;i,\&ForAll;t\\ p_{i,t}-f_{pq|h}^N\left(q_{i,t}\right)+{\stackrel{\&OverBar;}{P}}_i\&times;(1+d_t^1+\mathrm{...}+d_t^n+\mathrm{...}+d_t^{N-1}-d_t^N)\&GreaterEqual;0& \&ForAll;i,\&ForAll;t\end{array}$

式中：p_i,t为机组i在t时段的出力，MW；为机组i第n个水头离散区间的代表水头对应的机机组动力特性曲线；为机组i的出力上限，MW。