CN111476474B - 梯级水电站减少弃水量的调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了梯级水电站减少弃水量的调度方法，包括以下过程：S1，梯级水电站群弃水减少情境下以调度期梯级总弃水量最小为目标建立目标函数；S2，建立目标函数的约束条件；S3，求解目标函数，获取梯级水电站中各个电站的调度过程。本发明方法实现以梯级总弃水量最小为目标的各电站调度过程。
Description
技术领域
本发明属于梯级水电站优化调度技术领域，具体涉及梯级水电站减少弃水量的调度方法。
背景技术
黔源公司所辖北盘江流域梯级电站(如图1)包括善泥坡电站(具有日调节性能，装机185.5MW)、光照电站(具有不完全多年调节性能，装机1040MW)、马马崖电站(具有日调节性能，装机558MW)、董箐电站(具有日调节性能，装机880MW)，装机总量为2663.5MW。北盘江梯级四座水电站具有日、不完全多年两种调节性能，并两两分属于贵州中调和南网总调调管，其中光照电站为北盘江下游龙头电站，对其下游电站起到控制与补偿调节作用。从图1北盘江并网关系可以看出，光照、马马崖、董箐通过兴仁换流站并入同一网架。
北盘江梯级除了光照电站具有不完全年调节能力外，其余电站均为日调节电站，调节能力相对较差，汛期遭受较大洪水时梯级水电站运行存在很大弃水风险，同时，受限于径流预报模型精度影响，日内实时运行期间预报来水偏差可能导致电站按照发电计划运行产生弃水，直接影响北盘江梯级的运行效益和集控考核成绩，若弃水量较大甚至会对下游电站安全运行产生威胁。因此如何在日内实时运行期间，动态调整面临时刻发电计划，精确化电站实时调度，最小化梯级电站弃水，实现梯级最优运行及效益最大化是迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了梯级水电站减少弃水量的调度方法，实现以梯级总弃水量最小为目标的各电站调度过程。
为解决上述技术问题，本发明提供了梯级水电站减少弃水量的调度方法，其特征是，包括以下过程：
S1，梯级水电站群弃水减少情境下以调度期梯级总弃水量最小为目标建立目标函数；
S2，建立目标函数的约束条件；
S3，求解目标函数，获取梯级水电站中各个电站的调度过程。
进一步的，其目标函数表达式为：
式中：为在时段t内电站m的弃水流量，M为电站数目，T为时段数。
进一步的，约束条件包括水量平衡、电网电力平衡约束、发电流量约束、出库流量约束、库水位约束和电站出力约束。
进一步的，约束条件包括：
(b)水量平衡
其中：为水库m时段t+1初蓄水量，/>为水库m时段t初蓄水量；/> 分别为水库m在t时段的总入库流量、发点流量、弃水流量；Δt为时段t小时数；
(b)电网电力平衡约束
式中：为电站m在t时段的出力，单位MW；Lt为t时段电网负荷，单位MW；
(c)发电流量约束
式中：分别为电站m在t时段的发电流量上、下限；
(d)出库流量约束
其中：为水库m在t时段的最小综合用水约束、最大出库流量限制；/>为水库m在t时段的出库流量；
(e)库水位约束
其中：为水库m在t时段初的最低、最高水位限制；/>为水库m在t时段初的库水位；
(f)电站出力约束
其中：为水电站m在t时段的最小、最大出力限制。
进一步的，求解目标函数过程为：以面临时刻电站实际运行状态为基础，根据电网下发的发电计划及水情系统未来时段的的预报入库流量信息，以电定水原则为指导，实时滚动计算当日未来时段的电站运行计划，生成相应的建议运行计划安排。
进一步的，求解目标函数过程包括：
Step1:电站按照上下游排序，电网下发电站m发电计划pplan,m；
Step2:m＝1,面临时刻t；
Step3:根据电站m面临时刻t的发电计划，按照以电定水原则，滚动计算日内未来时段的发电出力过程，生成相应的建议计划；
Step4:判断面临时刻t电站m是否产生弃水，若电站m产生弃水，则以一定步长适当增加该时段出力，若增加后出力大于该站可调出力，则按可调出力运行，重新按照以电定水原则滚动计算生成相应的发电计划。同时校核下游电站m+1时刻t的运行状态，若下游电站此时无弃水则转到Step4,若下游电站产生弃水，则比较电站m增荷前后上下游总弃水情况，若总弃水增加，则电站m取增荷前的出力值，转至Step5,否则转至Step4,若电站m无弃水，此时若m＜M,则转到Step5,否则转至Step6；
Step5:m＝m+1，转至Step3；
Step6:t＝t+1，若t＜T转到Step2，否则转到Step7；
Step7:结束，得到最终运行计划。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明方法实现以梯级总弃水量最小为目标的各电站调度过程。
附图说明
图1为北盘江流域梯级电站拓扑图；
图2为目标函数求解流程图；
图3为梯级电站发电计划；
图4为马马崖电站弃水；
图5为梯级四座电站优化运行过程；
图6为马马崖优化后弃水。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明的梯级水电站减少弃水量的调度方法，包括以下过程：
步骤1，梯级水电站群弃水减少情境下以调度期梯级总弃水量最小为目标建立目标函数。
其目标函数表达式为：
式中：为在时段t内电站m的弃水流量，M为电站数目，T为时段数。
步骤2，建立目标函数的约束条件。
约束条件包括：
(c)水量平衡
其中：为水库m时段t+1初蓄水量，/>为水库m时段t初蓄水量；/> 分别为水库m在t时段的总入库流量、发点流量、弃水流量；Δt为时段t小时数。
(b)电网电力平衡约束
式中：为电站m在t时段的出力，单位MW；Lt为t时段电网负荷，单位MW。
(c)发电流量约束
式中：分别为电站m在t时段的发电流量上、下限。
(d)出库流量约束
其中：为水库m在t时段的最小综合用水约束、最大出库流量限制；/>为水库m在t时段的出库流量。
(e)库水位约束
其中：为水库m在t时段初的最低、最高水位限制；/>为水库m在t时段初的库水位。
(f)电站出力约束
其中：为水电站m在t时段的最小、最大出力限制。
步骤3，求解目标函数，获取梯级水电站中各个电站的调度过程。
采用基于面临时刻电站运行状态实时滚动计算的动态修正的方法，该方法以面临时刻电站实际运行状态为基础，根据电网下发的发电计划及水情系统未来时段的的预报入库流量信息，以电定水原则为指导，实时滚动计算当日未来时段的电站运行计划，生成相应的建议运行计划安排，参见图2所示，具体步骤如下所述：
Step1:电站按照上下游排序，电网下发电站m发电计划pplan,m。
Step2:m＝1,面临时刻t。
Step3:根据电站m面临时刻t的发电计划，按照以电定水原则，滚动计算日内未来时段的发电出力过程，生成相应的建议计划。
Step4:判断面临时刻t电站m是否产生弃水，若电站m产生弃水，则以一定步长适当增加该时段出力，若增加后出力大于该站可调出力，则按可调出力运行，重新按照以电定水原则滚动计算生成相应的发电计划。同时校核下游电站m+1时刻t的运行状态，若下游电站此时无弃水则转到Step4,若下游电站产生弃水，则比较电站m增荷前后上下游总弃水情况，若总弃水增加，则电站m取增荷前的出力值，转至Step5,否则转至Step4,若电站m无弃水，此时若m＜M,则转到Step5,否则转至Step6。
Step5:m＝m+1，转至Step3。
Step6:t＝t+1，若t＜T转到Step2，否则转到Step7。
Step7:结束，得到最终运行计划。
实施例
选取2018年6月2日北盘江实际运行过程进行分析，梯级电站发电计划如下图3所示：
通过分析可得：由于马马崖电站当日下午至第二天凌晨期间电站来水偏多，若马马崖电站仍按照日前计划发电运行，则电站于19时30分时开始出现弃水，马马崖电站弃水如下图4所示。
采用本节所提出的实时优化调度方法模拟日计划运行，根据以电定水原则结合弃水优化模块，以调度机构发布的日前计划为依据，进行日实时模拟调度，梯级四座电站优化运行过程如下图5所示，马马崖优化后弃水如下图6所示。
由于来水较大，马马崖电站如继续按照给定发电计划运行，后期电站会存在大量弃水，采用本文所提方法模拟运行时，根据面临实际情况，自适应加大面临时刻的电站出力，减小了电站当日的弃水，同时善泥坡电站由于水位较低，无法达到发电给定发电计划出力，故此时按照面临时刻水位下最大出力运行，模拟运行后马马崖电站的弃水大大减少。不存在弃水风险的善泥坡、光照、董箐三座电站模拟运行结果与实际运行结果十分接近，本节所提方法模拟运行反应了所提方法实时优化调度的可行性、自适应性及相较于人工调度的优越性。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.梯级水电站减少弃水量的调度方法，其特征是，包括以下过程：
S1，梯级水电站群弃水减少情境下以调度期梯级总弃水量最小为目标建立目标函数；其中，所述目标函数表达式为：
式中：为在时段t内水电站m的弃水流量，M为水电站数目，T为时段数；
S2，建立目标函数的约束条件；约束条件包括：
(a)水量平衡
其中：为水电站m时段t+1初蓄水量，/>为水电站m时段t初蓄水量；/> 分别为水电站m在t时段的总入库流量、发点流量、弃水流量；Δt为时段t小时数；
(b)电网电力平衡约束
式中：为水电站m在t时段的出力，单位MW；Lt为t时段电网负荷，单位MW；
(c)发电流量约束
式中：分别为水电站m在t时段的发电流量上、下限；
(d)出库流量约束
其中：为水电站m在t时段的最小综合用水约束、最大出库流量限制；
(e)库水位约束
其中：为水电站m在t时段初的最低、最高水位限制；
(f)电站出力约束
其中：为水电站m在t时段的最小、最大出力限制；
S3，求解目标函数，获取梯级水电站中各个水电站的调度过程；其中求解目标函数过程为：以面临时刻水电站实际运行状态为基础，根据电网下发的发电计划及水情系统未来时段的的预报入库流量信息，以电定水原则为指导，实时滚动计算当日未来时段的水电站运行计划，生成相应的建议运行计划安排；
求解目标函数过程包括：
Step1:电站按照上下游排序，电网下水电站m发电计划pplan,m；
Step2:m＝1,面临时刻t；
Step3:根据水电站m面临时刻t的发电计划，按照以电定水原则，滚动计算日内未来时段的发电出力过程，生成相应的建议计划；
Step4:判断面临时刻t水电站m是否产生弃水，若水电站m产生弃水，则以一定步长适当增加该时段出力，若增加后出力大于水电站m可调出力，则按可调出力运行，重新按照以电定水原则滚动计算生成相应的发电计划；同时校核下游水电站m+1时刻t的运行状态，若下游水电站此时无弃水则转到Step4，若下游水电站产生弃水，则比较水电站m增荷前后上下游总弃水情况，若总弃水增加，则水电站m取增荷前的出力值，转至Step5，否则转至Step4，若水电站m无弃水，此时若m＜M，则转到Step5，否则转至Step6；
Step5:m＝m+1，转至Step3；
Step6:t＝t+1，若t＜T转到Step2，否则转到Step7；
Step7:结束，得到最终运行计划。
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