CN113255974B - 一种梯级水电站联合调度负荷分配的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梯级水电站联合调度负荷分配的方法，包括以下步骤，通过获取电站引用流量、区间流量、生态流量、库容条件等，通过给定联合调度总负荷，初步计算电站水力平衡的负荷分配，通过不弃水时长的迭代计算出电站负荷上限和下限，使其上限和下限之差小于0.5MW时计算得出电站最终负荷分配值和实际分配不弃水最大时长，完成计算。本发明针对梯级水电站库容水力关系，利用区间流量、生态流量、机组引用流量、水位库容限制、充分利用上游水库的调节能力及水库库容，实现负荷的合理分配，能够预测不弃水时长，利于调度人员及时调整负荷目标，通过水库调节能力使负荷分配更为灵活，优化调度减少弃水。

Description

一种梯级水电站联合调度负荷分配的方法

技术领域

本发明涉及水电站负荷联合调度领域，尤其涉及一种梯级水电站联合调度负荷分配方法。

背景技术

梯级水电站的出力均通过长距离、跨区域外送负荷中心消纳，各电站外送输电线路不一，水文、气象等各种因素的随机性以及下游的综合要求，使得在保证各电站水库安全运行的前提下，充分发挥梯级电站联合调度作用已成为电厂提质增效的重要课题。

对于含有梯级水电站的水电系统，各水电厂间存在电力、水力联系，优化调度要考虑许多因素，因而其梯级水电站优化调度是一个具有约束条件的大型、动态的复杂非线性系统的优化问题，处理起来很复杂。国内外学者曾采用动态规划、逐次优化法、遗传算法等方法对此问题进行研究。动态规划存在维数灾和求解时间过长问题，逐次优化法属于贪心搜索算法，容易陷入局部的最优解，遗传算法存在接近全局最优时不易收敛，不容易处理复杂约束条件等问题。

在满足电网给定的总负荷下，考虑到各站实际情况的约束条件，水文、气象等各种因素的随机性以及下游的综合要求，梯级水电站联合调度针对电站不同的运行方式，给出不同的负荷分配，实际上是一个非常复杂的过程，因此，就需要本领域技术人员研发一套计算便捷，分配合理的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种梯级水电站联合调度负荷分配的方法，根据电站区间流量、生态放水流量要求、机组引用流量得到下泄流量，将上下游电站下泄流量相比较，并依据各电站对应库容上下限，计算得到不弃水最长时限下联合调度各电站可分配的负荷，通过较为简便的算法，得到比较合理的计算结果，提升梯级水电站联合调度的便捷性和准确合理性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种梯级水电站联合调度负荷分配的方法，包括以下步骤：

S1：设A电站为龙头水库电站，B电站为下游电站；根据A电站和B电站的引用流量、生态流量及AB两站的区间流量，计算出A电站第一次需分配的总负荷P_A，B电站第一次需分配的总负荷P_B；其计算公式如下：

其中，P_总为联调总负荷(MW)，Q_区AB为AB电站区间流量(m³/s)，Q_生A为A电站生态流量(m³/s)，Q_生B为B电站生态流量，Q_A为A电站单机每兆瓦引用流量(m³/s)，Q_B为B电站单机每兆瓦引用流量(m³/s)；

S2：将步骤S1中计算出来的A电站需分配的总负荷P_A和B电站需分配的总负荷P_B，与A电站和B电站的总的出力调控范围进行对比；并进行A电站和B电站第二次需分配总负荷P_A′和P_B′的计算；

当P_A和P_B均在其各电站总的出力调控范围时：

则，P_A′＝P_A，P_B′＝P_B；

当P_A和P_B不在其各电站总的出力调控范围时；

则，1)，P_A＜0时，P_A′＝0；

2)，P_B＞P_Blim时，取P_A′＝P_总-P_Blim；

3)，P_B＜P_Blim，P_A′＝P_A；式中，P_Blim为B电站出力最大限制负荷值(MW)；

P_B′＝P_总-P_A′；

S3：计算A、B电站分配负荷上限P_Amax、P_Bmax，和分配负荷下限P_Amin、P_Bmin；按以下步骤进行计算：

S31：计算B电站允许变化上限库容V_B上(m³)和B电站允许变化下限库容V_B下(m³)；

V_B上＝V_Bmax-V_B；

V_B下＝V_B-V_Bmin；

其中，V_B为B电站实际水位对应库容(m³)，V_Bmax为B电站上限库容(m³)，V_Bmin为B电站下限库容(m³)；

S32：计算B电站单位时段允许变化上限流量Q_B上(m³/s)和B电站单位时段允许变化下限流量Q_B下(m³/s)；

其中，T为B电站不弃水最大时长(h)；

S33：计算B电站分配负荷上限P_Bmax和分配负荷下限P_Bmin；

S34：计算A电站分配负荷上限P_Amax和分配负荷下限P_Amin；

S4：计算B电站实际分配负荷P_B实；设不弃水最大时长初始值为T＝0.01，不断增加T的值，每次增加0.01，通过迭代计算使得B电站负荷上下限接近，取P_Bmax-P_Bmin＜0.5时，此时得到实际不弃水最大时长T_实，A、B电站实际分配负荷P_A实、P_B实；

P_A实＝P_总-P_B实。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明计算速度快，容易找到全局最优解算法中易于考虑各种限制条件，如出力限制、下泄流量限制、水位库容限制等；并且容易考虑梯级间的水力联系，在多电站联合调度控制运行的情况下，约束条件较小时，简化电站不同机组特性，能够满足电站负荷的计划分配，达到联合优化调度目的。

(2)本发明针对梯级水电站库容水力关系，利用区间流量、生态流量、机组引用流量、水位库容限制、充分利用上游水库的调节能力及水库库容，实现负荷的合理分配，能够预测不弃水时长，利于调度人员及时调整负荷目标，通过水库调节能力使负荷分配更为灵活，优化调度减少弃水。

附图说明

图1为本发明分配方法逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

如图1所示：

设A电站为龙头水库电站，A电站水库具有年调节能力，在负荷分配中通常不考虑A电站水库的库容变化，一般情况下A电站水库不存在弃水风险，B电站为A下游电站，在联合调度给定A、B电站总负荷的情况下，计算得到A、B电站各电站分配负荷值。

根据满足B电站出入库平衡的条件，初步计算AB电站负荷分配，获取机组引用流量、生态流量及站间区间流量：设P_A为A电站第一次计算分配出力总负荷(MW)，P_B为B电站第一次计算分配出力总负荷(MW)，P_总为联调总负荷(MW)，Q_区AB为AB电站区间流量(m³/s)，Q_生A为A电站生态流量(m³/s)，Q_生B为B电站生态流量，Q_A为A电站单机每兆瓦引用流量(m³/s)，Q_B为B电站单机每兆瓦引用流量(m³/s)，P_Blim为B电站出力最大限制值(MW)。

根据计算结果与电站出力范围进行对比进行第二次计算P_A′和P_B′，其中，P_A′为A电站第二次计算分配出力总负荷(MW)，P_B′为B电站第二次计算分配出力总负荷(MW)；

若第一次计算得到的A、B电站某一电站分配负荷不在该电站出力范围内时：分以下几种情况计算第二次分配出力总负荷P_A′。

①P_A＜0时，P_A′＝0；

②P_B＞P_Blim时，取P_A′＝P_总-P_Blim；

③当P_B＜P_Blim，P_A′＝P_A；

若第一次计算得到的A、B电站某一电站分配负荷在该电站出力范围内时：

则，P_A′＝P_A，P_B′＝P_B。

通过第二次计算选择出的A电站出力分配负荷P_A′求出B电站第二处理分配负荷P_B′；

P_B′＝P_总-P_A′

当B电站存在可调节库容时，考虑库容调节因素，在T时段内，B电站水位达到上限(下限)，对应的可增加(减少)负荷上限(下限)计算如下：

获取B电站水位、库容情况：V_B为B电站现水位对应库容(m³)，V_Bmax为B电站现上限库容(m³)，V_Bmin为B电站下限库容(m³)，T为B电站不弃水最大时长(h)；

V_B上为B电站允许变化上限库容(m³)：

V_B上＝V_Bmax-V_B；

V_B下为B电站允许变化下限库容(m³)：

V_B下＝V_B-V_Bmin；

Q_B上为B电站单位时段允许变化上限流量(m³/s):

Q_B下为B电站单位时段允许变化下限流量(m³/s):

ΔV_B为B电站允许变化库容(m³)，ΔP为B电站负荷变化值；

由

计算得A、B电站分配负荷上限P_Amax、P_Bmax，及下限P_Amin、P_Bmin：

迭代计算得到实际不弃水最大时长及实际分配负荷：

设不弃水最大时长初始值T＝0.01，不断增加T的值，每次增加0.01，通过迭代计算使得B电站负荷上下限接近，取P_Bmax-P_Bmin＜0.5时，此时得到实际不弃水最大时长T_实，A、B电站实际分配负荷P_A实、P_B实：

P_A实＝P_总-P_B实。

本发明方法计算速度快，容易找到全局最优解算法中易于考虑各种限制条件，如出力限制、下泄流量限制、水位库容限制等；并且容易考虑梯级间的水力联系，在多电站联合调度控制运行的情况下，约束条件较小时，简化电站不同机组特性，能够满足电站负荷的计划分配，达到联合优化调度目的。针对梯级水电站库容水力关系，利用区间流量、生态流量、机组引用流量、水位库容限制、充分利用上游水库的调节能力及水库库容，实现负荷的合理分配，能够预测不弃水时长，利于调度人员及时调整负荷目标，通过水库调节能力使负荷分配更为灵活，优化调度减少弃水。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种梯级水电站联合调度负荷分配的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：设A电站为龙头水库电站，B电站为下游电站；根据A电站和B电站的引用流量、生态流量及AB两站的区间流量，计算出A电站第一次需分配的总负荷P_A，B电站第一次需分配的总负荷P_B；其计算公式如下：

其中，P_总为联调总负荷，单位为MW，Q_区AB为AB电站区间流量，单位为m³/s，Q_生A为A电站生态流量，单位为m³/s，Q_生B为B电站生态流量，Q_A为A电站单机每兆瓦引用流量，单位为m³/s，Q_B为B电站单机每兆瓦引用流量，单位为m³/s；

S2：将步骤S1中计算出来的A电站需分配的总负荷P_A和B电站需分配的总负荷P_B，与A电站和B电站的总的出力调控范围进行对比；并进行A电站和B电站第二次需分配总负荷P_A′和P_B′的计算；

当P_A和P_B均在其各电站总的出力调控范围时：

则，P_A′＝P_A，P_B′＝P_B；

当P_A和P_B不在其各电站总的出力调控范围时；

则，1)，P_A＜0时，P_A′＝0；

2)，P_B＞P_Blim时，取P_A′＝P_总-P_Blim；

3)，P_B＜P_Blim，P_A′＝P_A；式中，P_Blim为B电站出力最大限制负荷值，单位为MW；

P_B′＝P_总-P_A′；

S3：计算A、B电站分配负荷上限P_Amax、P_Bmax，和分配负荷下限P_Amin、P_Bmin；按以下步骤进行计算：

S31：计算B电站允许变化上限库容V_B上和B电站允许变化下限库容V_B下，V_B上和V_B下的单位均为m³；

V_B上＝V_Bmax-V_B；

V_B下＝V_B-V_Bmin；

其中，V_B为B电站实际水位对应库容，V_Bmax为B电站上限库容，V_Bmin为B电站下限库容，V_B、V_Bmax、V_Bmin的单位均为m³；

S32：计算B电站单位时段允许变化上限流量Q_B上和B电站单位时段允许变化下限流量Q_B下，Q_B上、Q_B下的单位均为m³/s；

其中，T为B电站不弃水最大时长，单位为h；

S33：计算B电站分配负荷上限P_Bmax和分配负荷下限P_Bmin；

S34：计算A电站分配负荷上限P_Amax和分配负荷下限P_Amin；

S4：计算B电站实际分配负荷P_B实；设不弃水最大时长初始值为T＝0.01，不断增加T的值，每次增加0.01，通过迭代计算使得B电站负荷上下限接近，取P_Bmax-P_Bmin＜0.5时，此时得到实际不弃水最大时长T_实，A、B电站实际分配负荷P_A实、P_B实；

P_A实＝P_总-P_B实。