CN113300414A - 一种梯级水电站定负荷优化运行方法及系统 - Google Patents

一种梯级水电站定负荷优化运行方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种梯级水电站定负荷运行的调整方法，充分考虑梯级水电站的水力关系，在考虑水电站厂内优化运行的基础上，提供梯级水电站的负荷运行方式，对于运行稳定后出现的负荷偏差，提供负荷调整方式，从而实现给定负荷下的梯级水电站机组开机与调整运行方式。

Description

一种梯级水电站定负荷优化运行方法及系统
技术领域
本发明涉及一种水电站优化运行方式，具体涉及一种梯级水电站定负荷优化运行方法及系统。
背景技术
梯级水电站是指在水力关系上形成梯级关系的水电站，其一般包括上游龙头水库和下游的径流式水电站，水库电站的尾水依次连接下游的径流水电站，即梯级水电站存在确定的水力关系；水库电站的发电尾水依次连接下游的径流水电站，即不考虑引水渠道损失时，水库电站的发电流量等于下游径流式水电站的发电流量，这种梯级水电站可以较好的利用水力能量。
梯级水电站在承担定负荷运行时，往往需要执行电网系统给定的负荷值，对于水库电站，只要给定的负荷小于当前库水位下的最大出力即可准确将机组开至给定负荷。但对于径流式水电站，由于其来水已经确定（即上游水库电站确定负荷下对应的发电流量），此时其负荷根据来水进行确定，不能再进行负荷调整。在进行梯级水电站负荷分配时，在给定水库电站和梯级水电站的机组负荷后，由于径流式水电站的来水已经确定，其有可能不能发至给定的负荷，也有可能超发给定负荷，从而导致初次的梯级水电站负荷分配与运行稳定后的梯级水电站实际负荷出现偏差，因此，对于梯级水电站进行定负荷运行分配时，需要制定合理科学的分配模式，并对于运行稳定后出现的偏差，进行合理的调整。
发明内容
本发明基于上述技术问题，提供一种梯级水电站定负荷优化运行方法及系统。
一种梯级水电站定负荷优化运行方法，所述梯级水电站包括上游水库电站和下游的径流式水电站，其中水库电站为1座，径流式电站为n座，所述径流式水电站均包括压力前池，所述水库电站的尾水依次连接下游的径流水电站，即梯级水电站存在确定的水力关系，所述定负荷运行为所述梯级水电站执行给定负荷运行，所述调整方法包括如下步骤：
S1：监测上游水库电站的水库库水位，按照流量从小到大的顺序，进行水库电站和下游径流式水电站的厂内优化运行，求出各流量对应的水库电站以及下游径流式电站对应的最优负荷，并累加水库电站及下游径流式电站的最优负荷，求出当前库水位下，各流量对应的梯级水电站最优负荷，从而形成梯级水电站在当前水位下的流量—最优负荷库；
S2：按照给定负荷，查找S1中求得的梯级水电站当前水位下的流量—最优负荷库，查找该给定负荷对应的流量，按照该流量与当前库水位，分别进行水库电站和下游径流式水电站的厂内优化运行，得出水库电站和下游径流式水电站的机组负荷分配；
S3：按照S2中求得的水库电站和下游径流式水电站的机组负荷分配进行开机运行，其中下游径流式水电站开机运行稳定后，观察压力前池水位，当压力前池水位下降，则减少负荷至压力前池稳定高水位运行；当压力前池水位上升，则增加负荷至压力前池稳定高水位运行；至下游径流式水电站运行稳定后，采集梯级水电站的总负荷；
S4：将采集到的梯级水电站的总负荷与给定负荷进行比较，计算其负荷差值ΔN；当负荷差值ΔN小于设定值时，完成定负荷分配，梯级水电站按照既有方式运行；当负荷差值ΔN大于设定值时，执行步骤S5；
S5：采集水库库水位、下游径流式水电站的压力前池水位，采集水库电站以及下游径流式水电站的尾水位，由所述库水位、压力前池水位、尾水位，分别计算水库电站和下游径流式水电站的毛水头，其分别为H（1）、H（2）……H（n+1）；按照所述毛水头的比例进行负荷差值分配，其中水库电站的总负荷调整为H（1）×ΔN/（H（1）+H（2）+……+H（n+1）），下游径流式水电站依次按照该调整方式进行电站负荷调整；
S6：按照S5中的负荷调整进行梯级水电站的各级电站负荷调整，并执行步骤S4。
作为优选，所述水库电站的厂内优化运行为：对于任一下泄流量，根据当前库水位进行厂内机组分配，计算得到机组分配流量对应机组出力最大的一组，作为当前下泄流量对应的最优负荷。
作为优选，所述径流式电站的厂内优化运行为：对于任一下泄流量，根据径流式水电站设计的压力前池高水位进行厂内机组分配，计算得到机组分配流量对应机组出力最大的一组，作为当前下泄流量对应的最优负荷。
作为优选，所述水库电站或下游径流式水电站的尾水位可以根据尾水流量曲线进行计算得到，即任一下泄流量都对应确定的尾水位。
作为优选，所述水库水电站和下游径流式水电站均可以求出任一流量对应下的最优机组负荷分配以及电站的最大出力。
作为优选，所述S4中的设定值为给定负荷的正负10%，负荷差值ΔN小于设定值表示为：负荷差值大于给定负荷的负10%，小于给定负荷的正10%。
作为优选，所述S4中的设定值为给定负荷的正负5%，负荷差值ΔN小于设定值表示为：负荷差值大于给定负荷的负5%，小于给定负荷的正5%。
一种执行上述梯级水电站定负荷优化运行方法的系统，所述优化系统包括数据采集模块、负荷分配模块和负荷调整模块，所述数据采集模块可以采集水库库水位、下游径流式水电站的压力前池水位，采集水库电站以及下游径流式水电站的尾水位，并可以采集梯级水电站的出力；所述负荷分配模块用于根据给定负荷，根据当前库水位，计算梯级水电站初次的各机组负荷分配；所述负荷调整模块用于在初次负荷分配，径流式水电站运行稳定后，根据采集的数据进行梯级水电站的负荷调整。
有益效果：本发明提供一种梯级水电站定负荷运行的调整方法，充分考虑梯级水电站的水力关系，在考虑水电站厂内优化运行的基础上，提供梯级水电站的负荷运行方式，对于运行稳定后出现的负荷偏差，提供负荷调整方式，从而实现给定负荷下的梯级水电站机组开机与调整运行方式。
具体实施方式
本发明提供一种梯级水电站定负荷优化运行方法，所述梯级水电站包括上游水库电站和下游的径流式水电站，其中水库电站为1座，径流式电站为n座，所述径流式水电站均包括压力前池，所述水库电站的尾水依次连接下游的径流水电站，即梯级水电站存在确定的水力关系，所述定负荷运行为所述梯级水电站执行给定负荷运行，所述调整方法包括如下步骤：
S1：监测上游水库电站的水库库水位，按照流量从小到大的顺序，进行水库电站和下游径流式水电站的厂内优化运行，求出各流量对应的水库电站以及下游径流式电站对应的最优负荷，并累加水库电站及下游径流式电站的最优负荷，求出当前库水位下，各流量对应的梯级水电站最优负荷，从而形成梯级水电站在当前水位下的流量—最优负荷库；
S2：按照给定负荷，查找S1中求得的梯级水电站当前水位下的流量—最优负荷库，查找该给定负荷对应的流量，按照该流量与当前库水位，分别进行水库电站和下游径流式水电站的厂内优化运行，得出水库电站和下游径流式水电站的机组负荷分配；
S3：按照S2中求得的水库电站和下游径流式水电站的机组负荷分配进行开机运行，其中下游径流式水电站开机运行稳定后，观察压力前池水位，当压力前池水位下降，则减少负荷至压力前池稳定高水位运行；当压力前池水位上升，则增加负荷至压力前池稳定高水位运行；至下游径流式水电站运行稳定后，采集梯级水电站的总负荷；
S4：将采集到的梯级水电站的总负荷与给定负荷进行比较，计算其负荷差值ΔN；当负荷差值ΔN小于设定值时，完成定负荷分配，梯级水电站按照既有方式运行；当负荷差值ΔN大于设定值时，执行步骤S5；
S5：采集水库库水位、下游径流式水电站的压力前池水位，采集水库电站以及下游径流式水电站的尾水位，由所述库水位、压力前池水位、尾水位，分别计算水库电站和下游径流式水电站的毛水头，其分别为H（1）、H（2）……H（n+1）；按照所述毛水头的比例进行负荷差值分配，其中水库电站的总负荷调整为H（1）×ΔN/（H（1）+H（2）+……+H（n+1）），下游径流式水电站依次按照该调整方式进行电站负荷调整；
S6：按照S5中的负荷调整进行梯级水电站的各级电站负荷调整，并执行步骤S4。
作为优选，所述水库电站的厂内优化运行为：对于任一下泄流量，根据当前库水位进行厂内机组分配，计算得到机组分配流量对应机组出力最大的一组，作为当前下泄流量对应的最优负荷。
作为优选，所述径流式电站的厂内优化运行为：对于任一下泄流量，根据径流式水电站设计的压力前池高水位进行厂内机组分配，计算得到机组分配流量对应机组出力最大的一组，作为当前下泄流量对应的最优负荷。
作为优选，所述水库电站或下游径流式水电站的尾水位可以根据尾水流量曲线进行计算得到，即任一下泄流量都对应确定的尾水位。
作为优选，所述水库水电站和下游径流式水电站均可以求出任一流量对应下的最优机组负荷分配以及电站的最大出力。
作为优选，所述S4中的设定值为给定负荷的正负10%，负荷差值ΔN小于设定值表示为：负荷差值大于给定负荷的负10%，小于给定负荷的正10%。
作为优选，所述S4中的设定值为给定负荷的正负5%，负荷差值ΔN小于设定值表示为：负荷差值大于给定负荷的负5%，小于给定负荷的正5%。
一种执行上述梯级水电站定负荷优化运行方法的系统，所述优化系统包括数据采集模块、负荷分配模块和负荷调整模块，所述数据采集模块可以采集水库库水位、下游径流式水电站的压力前池水位，采集水库电站以及下游径流式水电站的尾水位，并可以采集梯级水电站的出力；所述负荷分配模块用于根据给定负荷，根据当前库水位，计算梯级水电站初次的各机组负荷分配；所述负荷调整模块用于在初次负荷分配，径流式水电站运行稳定后，根据采集的数据进行梯级水电站的负荷调整。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (8)

1.一种梯级水电站定负荷优化运行方法，所述梯级水电站包括上游水库电站和下游的径流式水电站，其中水库电站为1座，径流式电站为n座，所述径流式水电站均包括压力前池，所述水库电站的尾水依次连接下游的径流水电站，即梯级水电站存在确定的水力关系，所述定负荷运行为所述梯级水电站执行给定负荷运行，所述调整方法包括如下步骤：
S1：监测上游水库电站的水库库水位，按照流量从小到大的顺序，进行水库电站和下游径流式水电站的厂内优化运行，求出各流量对应的水库电站以及下游径流式电站对应的最优负荷，并累加水库电站及下游径流式电站的最优负荷，求出当前库水位下，各流量对应的梯级水电站最优负荷，从而形成梯级水电站在当前水位下的流量—最优负荷库；
S2：按照给定负荷，查找S1中求得的梯级水电站当前水位下的流量—最优负荷库，查找该给定负荷对应的流量，按照该流量与当前库水位，分别进行水库电站和下游径流式水电站的厂内优化运行，得出水库电站和下游径流式水电站的机组负荷分配；
S3：按照S2中求得的水库电站和下游径流式水电站的机组负荷分配进行开机运行，其中下游径流式水电站开机运行稳定后，观察压力前池水位，当压力前池水位下降，则减少负荷至压力前池稳定高水位运行；当压力前池水位上升，则增加负荷至压力前池稳定高水位运行；至下游径流式水电站运行稳定后，采集梯级水电站的总负荷；
S4：将采集到的梯级水电站的总负荷与给定负荷进行比较，计算其负荷差值ΔN；当负荷差值ΔN小于设定值时，完成定负荷分配，梯级水电站按照既有方式运行；当负荷差值ΔN大于设定值时，执行步骤S5；
S5：采集水库库水位、下游径流式水电站的压力前池水位，采集水库电站以及下游径流式水电站的尾水位，由所述库水位、压力前池水位、尾水位，分别计算水库电站和下游径流式水电站的毛水头，其分别为H（1）、H（2）……H（n+1）；按照所述毛水头的比例进行负荷差值分配，其中水库电站的总负荷调整为H（1）×ΔN/（H（1）+H（2）+……+H（n+1）），下游径流式水电站依次按照该调整方式进行电站负荷调整；
S6：按照S5中的负荷调整进行梯级水电站的各级电站负荷调整，并执行步骤S4。
2.如权利要求1所述的梯级水电站定负荷优化运行方法，其特征在于：所述水库电站的厂内优化运行为：对于任一下泄流量，根据当前库水位进行厂内机组分配，计算得到机组分配流量对应机组出力最大的一组，作为当前下泄流量对应的最优负荷。
3.如权利要求1所述的梯级水电站定负荷优化运行方法，其特征在于：所述径流式电站的厂内优化运行为：对于任一下泄流量，根据径流式水电站设计的压力前池高水位进行厂内机组分配，计算得到机组分配流量对应机组出力最大的一组，作为当前下泄流量对应的最优负荷。
4.如权利要求2或3所述的梯级水电站定负荷优化运行方法，其特征在于：所述水库电站或下游径流式水电站的尾水位可以根据尾水流量曲线进行计算得到，即任一下泄流量都对应确定的尾水位。
5.如权利要求1所述的梯级水电站定负荷优化运行方法，其特征在于：所述水库水电站和下游径流式水电站均可以求出任一流量对应下的最优机组负荷分配以及电站的最大出力。
6.如权利要求1所述的梯级水电站定负荷优化运行方法，其特征在于：所述S4中的设定值为给定负荷的正负10%，负荷差值ΔN小于设定值表示为：负荷差值大于给定负荷的负10%，小于给定负荷的正10%。
7.如权利要求1所述的梯级水电站定负荷优化运行方法，其特征在于：所述S4中的设定值为给定负荷的正负5%，负荷差值ΔN小于设定值表示为：负荷差值大于给定负荷的负5%，小于给定负荷的正5%。
8.一种执行如权利要求1-7任一项所述的梯级水电站定负荷优化运行方法的系统，所述优化系统包括数据采集模块、负荷分配模块和负荷调整模块，所述数据采集模块可以采集水库库水位、下游径流式水电站的压力前池水位，采集水库电站以及下游径流式水电站的尾水位，并可以采集梯级水电站的出力；所述负荷分配模块用于根据给定负荷，根据当前库水位，计算梯级水电站初次的各机组负荷分配；所述负荷调整模块用于在初次负荷分配，径流式水电站运行稳定后，根据采集的数据进行梯级水电站的负荷调整。
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