CN116014808A - 一种中小型抽水蓄能电站物联网调度方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中小型抽水蓄能电站物联网调度方法及装置，获取各梯级上库、原位上库和下库的水位信息后，根据各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的水位值，然后建立构建联合调度模型，使用联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，使得电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，通过采用物联网技术对蓄能电站进行优化调度，保证总水头保持相对平衡，从而提高电站利用率。

Description

一种中小型抽水蓄能电站物联网调度方法及装置

技术领域

本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种中小型抽水蓄能电站物联网调度方法及装置。

背景技术

抽水蓄能电站具有调峰、填谷、调频、调相、备用和启动等多种功能，是目前最具经济性的大规模储能设施，运行灵活、反应快速，能够提高电力系统消纳清洁能源能力，是电力系统安全稳定经济运行的重要保障。随着能源体系向清洁低碳安全高效转型，电力系统运行特性将发生显著变化，需要配备足够的灵活调节电源和储能设施，加大加快抽水蓄能开发建设更加迫切。

为了促进中小型抽水蓄能电站的健康有序发展，有必要开展中小型抽水蓄能电站布点规划及接入原则研究工作。中小型抽水蓄能电站的主要建筑物通常包括上水库、下水库、输水系统、厂房系统、开关站及出线场、补水工程、场内与对外交通工程等。目前，中小型抽水蓄能电站的工程布置，应综合考虑工程区的水文气象条件、地形条件、工程地质条件和水文地质条件、施工条件、环境影响和运行要求等因素，并结合各建筑的功能要求和自然条件，明确各建筑物的布局和相互关系，在系统研究并经过技术经济综合比较后确定。

现有中小型蓄能存在站址水头不高，库盆不大，选择面大的特点，从节省中小型抽水蓄能电站工程投资的角度考虑，有必要对中小型抽水蓄能电站调度进行优化。

发明内容

本发明提供了一种中小型抽水蓄能电站物联网调度方法及装置，通过采用物联网技术对蓄能电站进行优化调度，保证总水头保持相对平衡，提高电站利用率。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了中小型抽水蓄能电站物联网调度方法，包括：

获取各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的水位值，其中，各个水库包括各梯级上库、原位上库和下库，水位值包括洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值；

根据各个水库的水位值建立各个水库的关系曲线，其中，关系曲线包括水位和库容关系曲线、下游尾水位和流量关系曲线；

根据水库发电时间段调用不同的联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，以使电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，其中，联合调度模型以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个关系曲线竖直及各个水库的入库径流过程、各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，联合调度模型包括平衡调度模型、电峰值差别模型、最大供电调度模型以及抽水调度模型。

实施本实施例，获取各梯级上库、原位上库和下库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值，然后根据各个水库的水位值建立各个水库的关系曲线后，以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个关系曲线竖直及各个水库的入库径流过程、各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件构建联合调度模型，使用联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，使得电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，通过采用物联网技术对蓄能电站进行优化调度，保证总水头保持相对平衡，从而提高电站利用率。

作为优选方案，还包括根据各梯级上库的消落深度与各梯级上库对应的水泵水轮机输出功率的变化情况，采用分层计算法逐层将水体从各梯级上库放至下水库，具体为：

根据各梯级上库、原位上库和下水库水位变化情况分别计算每层的平均净水头和发电量，直至各梯级上库、原位上库达到死水位为止，则下水库从死水位开始蓄水。

作为优选方案，根据水库发电时间段调用不同的联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，具体为：

在每天的上午10时至12时和下午15时至22时，采用电峰值差别模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第一调度策略；

在每天的上午1时至上午8时采用抽水调度工作模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第二调度策略；

在每天的除上午10时至12时、下午15时至22时、上午1时至上午8时的其余时间采用平衡调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第三调度策略；

当上库实际蓄水位落于加大供水区时，采用最大供电调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第四调度策略。

作为优选方案，采用电峰值差别模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第一调度策略，具体为：

当实际蓄水位低于保证供水区时，采用电峰值差别模型进行计算得到供水流量，以使各梯级上库和原位水库按供水流量发电，再根据预设的各时段倍比系数表对供水流量进行修正。

作为优选方案，采用平衡调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第三调度策略，具体为：

当在发电时间段的初期时，采用平衡调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第一策略，以使下梯级上库的水位处于供水限制的下水位；

当在发电时间段的中期时，采用平衡调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第二策略，以使中梯级上库的水位处于供水限制的下水位；

当在发电时间段的尾期时，采用平衡调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第三策略，以使上梯级上库的水位处于供水限制的下水位。

作为优选方案，当上库实际蓄水位落于加大供水区时，采用最大供电调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第四调度策略，具体为：

当上库实际蓄水位落于加大供水区时，采用最大供电调度模型进行计算得到第一供水策略，以使上库根据第一供水策略按1.1倍的保证供水流量发电，根据预设的各时段倍比系数表对供水流量进行修正。

当上库实际蓄水位落于降低供水区时，采用最大供电调度模型进行计算得到第二供水策略，以使上库根据第二供水策略按0.9倍的保证供水流量发电，根据预设的各时段倍比系数表对供水流量进行修正。

作为优选方案，为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种中小型抽水蓄能电站物联网调度装置，包括获取模块、关系曲线建立模块和调度策略计算模块，

其中，获取模块用于获取各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的水位值，其中，各个水库包括各梯级上库、原位上库和下库，水位值包括洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值；

关系曲线建立模块用于根据各个水库的水位值建立各个水库的关系曲线，其中，关系曲线包括水位和库容关系曲线、下游尾水位和流量关系曲线；

调度策略计算模块用于根据水库发电时间段调用不同的联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，以使电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，其中，联合调度模型以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个关系曲线竖直及各个水库的入库径流过程、各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，联合调度模型包括平衡调度模型、电峰值差别模型、最大供电调度模型以及抽水调度模型。

作为优选方案，分层计算模块，

分层计算模块用于根据各梯级上库的消落深度与各梯级上库对应的水泵水轮机输出功率的变化情况，采用分层计算法逐层将水体从各梯级上库放至下水库，具体为：

根据各梯级上库、原位上库和下水库水位变化情况分别计算每层的平均净水头和发电量，直至各梯级上库、原位上库达到死水位为止，则下水库从死水位开始蓄水。

作为优选方案，为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供了一种中小型抽水蓄能电站物联网调度系统，包括传感器组、流量计组、水库机组、中小型抽水蓄能电站物联网调度装置和闸门，

其中，中小型抽水蓄能电站物联网调度装置用于执行如本发明实施例所示的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法；

其中，传感器组、流量计组、水库机组与中小型抽水蓄能电站物联网调度装置连接，中小型抽水蓄能电站物联网调度装置与闸门连接。

作为优选方案，传感器组用于获取各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位；

流量计组用于获取下泄流量；

水库机组用于被电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机进行工作；

中小型抽水蓄能电站物联网调度装置用于获取各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的水位值，根据各个水库的水位值建立各个水库的关系曲线，其中，关系曲线包括水位和库容关系曲线、下游尾水位和流量关系曲线，根据水库发电时间段调用不同的联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，以使电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，其中，联合调度模型以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个关系曲线竖直及各个水库的入库径流过程、各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，联合调度模型包括平衡调度模型、电峰值差别模型、最大供电调度模型以及抽水调度模型，各个水库包括各梯级上库、原位上库和下库，水位值包括洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值。

闸门用于被电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制关闭和开启。

本发明具有以下有益效果：

获取各梯级上库、原位上库和下库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值，然后根据各个水库的水位值建立各个水库的关系曲线后，以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个关系曲线竖直及各个水库的入库径流过程、各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件构建联合调度模型，使用联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，使得电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，通过采用物联网技术对蓄能电站进行优化调度，保证总水头保持相对平衡，从而提高电站利用率。

附图说明

图1：为本发明提供的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法的一种实施例的流程示意图；

图2：为本发明提供的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法的一种实施例的调度系统运行示意图；

图3：为本发明提供的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法的一种实施例的供水限制水位关系示意图；

图4：为本发明提供的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法的一种实施例的供水限制蓄水量关系示意图；

图5：为本发明提供的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法的另一种实施例的装置结构示意图；

图6：为本发明提供的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法的又一种实施例的系统结构示意图；

图7：为本发明提供的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法的又一种实施例中的调度系统控制结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参照图1，为本发明实施例提供的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法，该中小型抽水蓄能电站物联网调度方法包括步骤101至步骤103，各步骤具体如下：

步骤101：获取各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的水位值，其中，各个水库包括各梯级上库、原位上库和下库，水位值包括洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值；

在本实施例中，上库根据地形自高而低依次分多级梯级上库和原位上库，原位上库与下库之间引水隧洞安装水泵水轮机，各梯形上库进出水口的近期引水隧洞前端分别安装有闸门，各梯级上库的近期引水隧洞于厂房内分别安装水泵水轮机，处理器通过分别控制相应闸门继电器来实现各闸门升降机动作，处理器通过执行机构分别控制相应水轮机启闭，通过水位传感器分别测量各级梯级上库、原位上库和下库日平均水库水位及下库日平均尾水位，通过超声流量计测量各库下泄流量，各传感器和各流量计分别将相应信号传输至处理器的信号输入端；由处理器分别获取各梯级上库、原位上库和下库的洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值，并将各水位值通过互联网通讯模块传输至电力调度中心。

作为本实施例的一种举例，如图2所示，上库根据地形自高而低依次分上、中、下级梯级上库3和原位上库1，原位上库1与下库2之间输水系统7安装原上库机组4，包括水泵水轮机6和发电电动机5，分别位于地下厂房内，本实施在原位上库与下库之间输水系统8安装的梯度库机组9，其中，包括水泵水轮机P01、水泵水轮机P02、发电电动机MO包括发电电动机MO1和发电电动机MO2，水泵水轮机P01和水泵水轮机P02的装机容量为150MW，各梯级上库之间有汇流通道，且在汇流通道入口的各引水隧洞内安装有闸门，汇流通道与下库之间输水系统中安装水泵水轮机P，位于地下厂房内，装机容量为150MW。通过水位传感器分别测量上、中、下级梯级上库3、原位上库1和下库2日平均水库水位及下库日平均尾水位，通过超声流量计测量各库下泄流量等参数。通过处理器接收各水位传感器信号，用于获取各库水位情况。

各梯级上库3与原上库1存在如下关联特点或者优选具有该特点的区域实施，优选梯级上库海拔高度高于原上库，库容总量不大于原上库，调节库容总量不大于原上库，消落深度大，毛水头、净水头和扬程均略大于原上库或相当，满发小时数与原上库一致。

作为本实施例的一种举例，使上库根据地形自高而低依次修建或改建或分割形成多级梯级上库，例如设计案例是三级梯级上库库用总计275.46万m3，原位上库调节库容为825.24万m3，下库调节库容为1900.70万m3，其中800万m3，用于供水调蓄，由水务部门调度使用，其余825.24+275.46万m3库容与三级梯级上库和原位上库匹配。

多级梯级上库3可以通过在原位水库上游侧依地形修建或者围堵形成相应的一个或多个梯级上库3，也可以通过以下方式实现：如两个或多个相邻流域在较短距离内连通，形成相对独立的水道，构成水道调水梯级上库；一个或几个相邻水道和相关河湖连通，形成较小范围的纵向闭合的河湖小循环，构成河湖小循环梯级上库；一系列水道纵向串联或横向延伸，形成一定范围的未闭合的河湖扩展，构成河湖扩展梯级上库；一系列水道纵向串联并与相关河湖连通，形成大范围的纵向闭合的河湖循环，构成河湖循环梯级上库；一系列水道串联、跨越多个大流域，尤其是纵横东西部、连通大江大河，形成长距离、大范围的纵向闭合的河湖大循环，构成河湖大循环梯级上库。

通过水位传感器分别测量多级梯级上库、原位上库和下库日平均水库水位及下库日平均尾水位，通过超声流量计测量各库下泄流量，各传感器分别将相应信号传输至处理器的信号输入端，由处理器分别获取各梯级上库、原位上库和下库的洪水位值、供水限制水位上下值和死水位值，并将各水位值通过互联网通讯模块传输至电力调度中心，满足各梯级上库、原位上库和下库的死水位以上存水量之和不能大于下库总调节库容，多级梯级上库、原位上库和下库死水位以上存水量之和不能小于上库调节库容，前者会造成人工洪水，影响电站的正常运行，对下游人口密集区带来巨大影响，后者会使电站无水可用，也影响电站正常运行。

各梯级上库3与原上库1存在如下关联特点或者优选具有该特点的区域实施，优选梯级上库海拔高度高于原上库，库容总量不大于原上库，调节库容总量不大于原上库，消落深度大，毛水头、净水头和扬程均略大于原上库或相当，满发小时数与原上库一致。

步骤102：根据各个水库的水位值建立各个水库的关系曲线，其中，关系曲线包括水位和库容关系曲线、下游尾水位和流量关系曲线。

在本实施例中，电力调度中心利用各个水库的水位值测量的数据，建立各梯级上库和原位上库各自的水库水位和库容关系曲线，下游尾水位和流量关系曲线，并根据各曲线竖直及各水库的入库径流过程，以各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率、以及各水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，以各梯级水库发电量最大化为目标函数，建立梯级水库与原位水库的联合调度模型，电力调度中心通过互联网通讯模块将相应模型信息传输至处理器，由处理器控制各水泵水轮机和闸门执行相应模型信息。

步骤103：根据水库发电时间段调用不同的联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，以使电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，其中，联合调度模型以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个关系曲线竖直及各个水库的入库径流过程、各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，联合调度模型包括平衡调度模型、电峰值差别模型、最大供电调度模型以及抽水调度模型。

在本实施例中，利用传感器组测量的数据，建立各梯级上库和原位上库各自的水库水位和库容关系曲线S1、S2、S3和S0，下游尾水位和流量关系曲线S0’，并根据S1、S2、S3和S0，下游尾水位和流量关系曲线S0’及各水库的入库径流过程，以各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率、以及各水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，以各梯级水库发电量最大化为目标函数，建立梯级上库和原位上库联合调度模型，包括平衡调度模型、电峰值差别模型、最大供电模型和抽水调度工作模型，使用联合调度模型根据多级梯级上库、原位上库和下库日平均水库水位及下库日平均尾水位，通过超声流量计测量各库下泄流量进行计算得都最优调度方案。

电力调度中心通过调度轨迹的计算和分析模块进行梯级水库联合优化调度轨迹的计算和分析，采用离散微分动态规划算法，得出调度目标值，即满足约束条件的最优策略和最优轨迹，电力调度中心将实时计算的最优策略和最优轨迹通过互联网通讯模块传输至处理器以实现对相应模型方案的优化，包括对各调度模型的全部或部分选择或组合应用。

电力调度中心对各库水位进行控制时，满足各梯级上库、原位上库和下库的死水位以上存水量之和不能大于下库总调节库容、中下三级梯级上库、原位上库和下库死水位以上存水量之和不能小于上库调节库容。

可选的，根据各梯级上库的消落深度与各梯级上库对应的水泵水轮机输出功率的变化情况，采用分层计算法逐层将水体从所述各梯级上库放至下水库，具体为：

根据各梯级上库、原位上库和下水库水位变化情况分别计算每层的平均净水头和发电量，直至所述各梯级上库、原位上库达到死水位为止，则下水库从死水位开始蓄水。

在本实施例中，多级梯级上库消落深度大，消落过程水头变化大，发电输出模型中，与各梯级上库对应的水泵水轮机输出功率变化大，在总输出电力不变的情况下，原位上库对应的水泵水轮机输出功率随各级上库输出功率变小而随之变大，确保总水头保持相对平衡，减小水头损失，电力调度中心采用分层计算法，逐层将水体从各梯级上库放至下水库，考虑发电工况和抽水工况水头损失，根据各梯级上库、原位上库和下水库水位变化情况分别计算每层的平均净水头和发电量，直至各梯级上库、原位上库达到死水位为止，下水库从死水位开始蓄水，上下游水库供水限制蓄水量关系图见图4。在进行抽水蓄能电站的年发电量和年抽水电量计算时，综合考虑最大和最小负荷日的变化影响，以及担任事故备用、调频、调相等任务的影响，对能量指标作适当修正。

综合蓄能电站周边范围内系统需求、新能源消纳情况、工程建设条件等因素，初步确定各规划选点装机容量，装机容量不做比较论证，根据调节性能几期相应的满发利用小时数要求，考虑电力系统抽水蓄能电站合理规模和布局要求，结合建筑物形式、施工条件和机电设备的制造水平等主要影响因素，根据拟定的上、下水库特征水位和水库蓄能量指标计算确定。装机容量的确定还需拟定与各梯级上库、原位上库和下水库特征水位匹配的过程。

特征水位：规划选点各梯级上库、原位上库和下水库正常蓄水位和死水位的选择主要考虑电站在系统中的主要作用与任务、水库成库条件、泥沙淤积和进/出水口布置等要求，其中，泥沙淤积是动态变量，成为影响特征水位的重要因素。

上、下水库死水位的拟定主要考虑泥沙淤积要求和进出水口具有良好的水流条件，以及水库的消落深度的影响，对于泥沙问题较突出的站点，必要时考虑布置防沙、排沙设施。

可选的，根据水库发电时间段调用不同的联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，具体为：

在每天的上午10时至12时和下午15时至22时，采用电峰值差别模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第一调度策略；

在每天的上午1时至上午8时采用抽水调度工作模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第二调度策略；

在每天的除上午10时至12时、下午15时至22时、上午1时至上午8时的其余时间采用平衡调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第三调度策略；

当上库实际蓄水位落于加大供水区时，采用最大供电调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第四调度策略。

可选的，采用电峰值差别模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第一调度策略，具体为：

当实际蓄水位低于保证供水区时，采用电峰值差别模型进行计算得到供水流量，以使各梯级上库和原位水库按供水流量发电，再根据预设的各时段倍比系数表对供水流量进行修正。

可选的，采用平衡调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第三调度策略，具体为：

当在发电时间段的初期时，采用平衡调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第一策略，以使下梯级上库的水位处于供水限制的下水位；

当在发电时间段的中期时，采用平衡调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第二策略，以使中梯级上库的水位处于供水限制的下水位；

当在发电时间段的尾期时，采用平衡调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第三策略，以使上梯级上库的水位处于供水限制的下水位。

可选的，当上库实际蓄水位落于加大供水区时，采用最大供电调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第四调度策略，具体为：

当上库实际蓄水位落于加大供水区时，采用最大供电调度模型进行计算得到第一供水策略，以使上库根据第一供水策略按1.1倍的保证供水流量发电，根据预设的各时段倍比系数表对供水流量进行修正。

当上库实际蓄水位落于降低供水区时，采用最大供电调度模型进行计算得到第二供水策略，以使上库根据第二供水策略按0.9倍的保证供水流量发电，根据预设的各时段倍比系数表对供水流量进行修正。

在本实施例中，用互联网通讯模块连接电力调度中心和处理器，互联网通讯模块中的电站通信以光纤通信为主，为保证电站通信系统的可靠性，主要站点之间的通信采用冗余的通信方式，互联网通讯模块根据电力调度中心调度指令向调度终端处理器建立通信连接的服务器发送调度信息，以触发该服务器执行相应模型的调度操作，处理器接收各传感器信号并控制各继电器动作，各继电器分别对应控制闸门提升机和水轮机工作，处理器还可以向电力调度中心提出调度请求，包括各库水位信息、各闸门启闭状态信息和各电气设备及各水轮机工作状态信息中的一种或多种。

处理器接收到电力调度中心发送的模型调度信息，其中，模型调度信息包括平衡调度模型、电峰值差别模型和最大供电模型的至少一种。由于各梯级上库进出水口各有一条导流隧洞，在各导流隧洞前段分别设有封堵闸门，各导流隧洞汇流于近期引水隧洞，或者将各提及上库的近期引水隧洞分别引入厂房并分别安装水轮机P0和发电机M0，各提及上库的近期引流隧洞8于厂房4内安装有可逆水轮机9，原位上库的近期引流隧洞7于厂房4内安装有可逆水轮机6，各远期尾水隧洞从厂房引流至下库。上、中、下梯级上库与下库之间的闸门分别为K1、K2和K3，原位上库与下库之间的闸门为K0，基于以上系统，该系统在进行调度控制时，建立梯级上库和原位上库联合调度模型包括：平衡调度模型、电峰值差别模型和最大供电模型。

其中，平衡调度模型：根据发电时间段分为初期、中期和尾期，发电初期时间段QP0+QP1，根据关系曲线和约束条件，控制初期结束时下梯级上库的水位处于供水限制的下水位，发电中期时间段QP0+QP2，根据关系曲线和约束条件，控制中期结束时中梯级上库的水位处于供水限制的下水位，发电尾期时间段QP0+QP3，根据关系曲线和约束条件，控制尾期结束时下梯级上库的水位处于供水限制的下水位，原位上库的水位处于供水限制的下水位，其中，QP0、QP1、QP2和QP3分别为原位上库、上、中和下梯级上库发电状态。

用电峰值差别模型为QP0+QP1+QP2、QP0+QP1+QP3和QP0+QP2+QP3；每天的上午10时至12时和下午的15时至22时，采用该调度模型，其余时间采用平衡调度模型，特殊情况采用最大供电调度模型，夜间采用抽水调度工作模型，在使用用电峰值差别模型时是当水位传感器测量得到的上库实际蓄水位落于保证供水区时，梯级水库群系统联合调度模块指令各梯级水库和原位水库按保证供水流量发电，再按下表为例对各时段倍比系数对上述供水流量进行修正，各时段倍比系数表见表1。

表1各时段倍比系数表

最大供电模型：QP0+QP1+QP2+QP3，抽水调度工作模型为M01+M或M01+M1+M2+M3，其中P0为PO1+P02，或者P01与P02之一,M0为MO1+M02，或者M01与M02之一。

当水位传感器测量得到的上库实际蓄水位落于加大供水区时，梯级水库群系统联合调度模块指令水库按1.1倍的保证供水流量发电，再按上表中的各月倍比系数对供水流量进行修正。

当水位传感器测量得到的上库实际蓄水位落于降低供水区时，梯级水库群系统联合调度模块指令水库按0.9倍的保证供水流量发电，再按各月倍比系数对供水流量进行修正，白天供水发电按小时倍比系数k1-k11，统计平时平均每小时需电量，供水发电每小时乘以相应被比系数再乘以相应的势能系数P1-Pmn，当供水发电量预计不足时，联合优化调度更高梯度供水发电通道或更低梯度提水通道。

夜间提水按小时倍比系数L1-L11，小时倍比系数L1-L11指统计平时平均每小时需电量差，提水量每小时乘以被比系数，在预备电力范围内，当提水量预计增大或缩小时，联合优化调度更高提水通道或更高供水发电通道。需要说明的是，按小时被比系数包括按整小时计数，或者按照非整小时的时间段计数。

电力调度中心通过互联网通讯模块将相应模型信息传输至处理器，由处理器控制各水泵水轮机和闸门执行相应模型信息，电力调度中心通过调度轨迹的计算和分析模块进行梯级水库联合优化调度轨迹的计算和分析，采用离散微分动态规划算法，得出调度目标值，即满足约束条件的最优策略和最优轨迹。

电力调度中心发电运行原则为：

1)电站由电力调度中心直接控制，根据日内负荷变化的情况，作调峰填谷、调频调相、旋转备用运行和事故时顶峰运行，具体为：正常情况下电站作日调节运行，根据日内负荷变化的情况，作调峰填谷、调频调相、旋转备用运行和事故备用，一般情况下，发电工作容量主要集中在日负荷的尖峰位置，即每天的上午10时至12时和下午的15时至22时，抽水工作容量集中在低谷位置，即每天的1时至8时，除事故备用外，抽水、发电一天循环一次。

2)正常情况下事故备用蓄水量置于上库，当系统发生事故时可使用，事故结束后，尽快安排时间将水抽回上库，以备下次事故使用；

3)发电工况，为了发挥机组运行灵活的特点，根据负荷变化情况，根据不同调度模型选择多台开机，使单机出力一般达到额定出力的60％，其余40％作旋转备用；

4)抽水工况按满入力抽水；

5)抽水、发电一天循环一次，最大可使用调节库容825.24+275.46万m3，限制抽水量超过调节库容。

进行抽水蓄能电站的年发电量和年抽水电量计算时，综合考虑最大和最小负荷日的变化影响，以及担任事故备用、调频、调相等任务的影响，对能量指标作适当修正。

综合蓄能电站周边范围内系统需求、新能源消纳情况、工程建设条件等因素，初步确定各规划选点装机容量。

电力调度中心通过梯级水库群系统联合运行设计模块对梯级水库群系统联合运行设计，多级梯级水库根据梯度依次作为补偿水库；在满足综合用水要求条件下，按下库各月保持平均水位运行，求其出力过程线。

实施例二

相应地，参见图5，图5是本发明提供的一种中小型抽水蓄能电站物联网调度装置示意图，如图所示，包括获取模块、关系曲线建立模块和调度策略计算模块，

其中，获取模块用于获取各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的水位值，其中，各个水库包括各梯级上库、原位上库和下库，水位值包括洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值；

关系曲线建立模块用于根据各个水库的水位值建立各个水库的关系曲线，其中，关系曲线包括水位和库容关系曲线、下游尾水位和流量关系曲线；

调度策略计算模块用于根据水库发电时间段调用不同的联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，以使电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，其中，联合调度模型以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个关系曲线竖直及各个水库的入库径流过程、各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，联合调度模型包括平衡调度模型、电峰值差别模型、最大供电调度模型以及抽水调度模型。

可选的，还包括分层计算模块，

分层计算模块用于根据各梯级上库的消落深度与各梯级上库对应的水泵水轮机输出功率的变化情况，采用分层计算法逐层将水体从各梯级上库放至下水库，具体为：

根据各梯级上库、原位上库和下水库水位变化情况分别计算每层的平均净水头和发电量，直至各梯级上库、原位上库达到死水位为止，则下水库从死水位开始蓄水。

中小型抽水蓄能电站物联网调度装置执行中小型抽水蓄能电站物联网调度方法，获取各梯级上库、原位上库和下库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值，然后根据各个水库的水位值建立各个水库的关系曲线后，以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个关系曲线竖直及各个水库的入库径流过程、各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件构建联合调度模型，使用联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，使得电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，通过采用物联网技术对蓄能电站进行优化调度，保证总水头保持相对平衡，从而提高电站利用率。

实施例三

相应地，参见图6，图6是本发明提供的一种中小型抽水蓄能电站物联网调度系统示意图，如图所示，包括传感器组、流量计组、水库机组、中小型抽水蓄能电站物联网调度装置和闸门，

其中，中小型抽水蓄能电站物联网调度装置用于执行如实施例一所述的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法；

其中，传感器组、流量计组、水库机组与中小型抽水蓄能电站物联网调度装置连接，中小型抽水蓄能电站物联网调度装置与闸门连接。

可选的，传感器组用于获取各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位；

流量计组用于获取下泄流量；

水库机组用于被电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机进行工作；

中小型抽水蓄能电站物联网调度装置用于获取各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的水位值，根据各个水库的水位值建立各个水库的关系曲线，其中，关系曲线包括水位和库容关系曲线、下游尾水位和流量关系曲线，根据水库发电时间段调用不同的联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，以使电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，其中，联合调度模型以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个关系曲线竖直及各个水库的入库径流过程、各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，联合调度模型包括平衡调度模型、电峰值差别模型、最大供电调度模型以及抽水调度模型，各个水库包括各梯级上库、原位上库和下库，水位值包括洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值。

闸门用于被电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制关闭和开启。

在本实施例中，如图7所示，中小型抽水蓄能电站物联网调度系统，包括上库和下库，厂房和输水系统，调速器及油压装置、进水蝶阀及油压装置、启动装置和发电机电压设备、主变压器、550kVGIS设备和高压电缆，以及互联网通讯模块电力调度中心，上库包括位于上游的多梯级上库和原位上库，各梯级上库与原位上库分别布置水位传感器，各梯级上库与原位上库近期引水隧洞分别安装有相应闸门，各梯级上库分别与共同的或独立的远期尾水隧洞连通，在厂房内安装有与各引水隧洞对应的水泵水轮机和发电电动机，输水系统设上游调压室及尾水调压室系统，各传感器将信号传输至处理器的信号输入端，处理器的控制端分别通过水轮机继电器控制相应水轮机工作，处理器通过相应闸门继电器控制各闸门启闭，处理器通过互联网通讯模块传输单元与电力调度中心建立信号传输关系，关系满足：各梯级上库海拔高度不小于原位上库的海拔高度，各梯级上库的库容总量不大于原位上库，各梯级上库的调节库容总量不大于原位上库，各梯级上库的毛水头、净水头和扬程大于原位上库或相当，满发小时数与原位上库一致。

还包括输水系统包括梯级上库输水系统和原位上库输水系统，梯级上库输水系统包括各梯级上库进出水口，各引水隧洞，各上游调压井，各引水岔管，各引水支管，汇流通道，各尾水支管，各尾水调压井，各尾水隧洞和下库进出水口；原位输水系统包括上库进出水口，引水隧洞，上游调压井，引水岔管，引水支管，尾水支管，尾水调压井，尾水隧洞和下库进出水口。

每台水泵水轮机蜗壳进口设置进水阀，作为机组正常停机、事故停机、水泵工况起动和机组调相等截断水流的设备，进水阀选用双面止水的蝶阀，卧轴布置，伸缩节装于下游侧。

在上库进/出水口处设有一道拦污栅和一道事故闸门及启闭设备，每条尾水支洞在尾闸洞处设有一道事故闸门及启闭设备，在下库进/出水口处设一道拦污栅和一道检修闸门及启闭设备。

地下厂房洞室群主要包括主机间、安装间、副厂房、母线洞、主变洞、尾闸室、高压电缆洞、交通洞、通风洞及排水廊道，厂房的位置是在满足输水系统的布置及适应地形和枢纽平顺布置要求的前提下而确定，厂房位置靠近下库。

还包括监控设备和电站保护设备，汛期水量较多情况下，各上游水库启用常规机组进行发电，电站上游设立洪水预警系统，若洪水即将来临，提前降低水位运行发电。枯水期抽水蓄能电站上下水库，白天电价高，可高峰时段进行发电，初步按7h进行考虑，晚上低谷时段抽水，提高电站经济效益。

作为本实施例的一种举例，输水系统主要包括各上库进出水口，引水隧洞，上游调压井，汇流通道，引水岔管，引水支管，尾水支管，尾水调压井，尾水隧洞，下库进出水口等。在本阶段输水系统的设计中，初拟以下一些原则。

1)力求输水线路较短，枢纽布置较为平顺。

2)输水系统采用一管二机的布置。

3)输水线路任何洞段覆盖厚度应满足相关规范要求。

4)上下库进出水口均采用侧式布置、埋藏竖井式结构。

5)管道经济流速，混凝土洞段控制在4.6m/s左右，钢衬洞段控制在7m/s左右。

输水系统设计：在满足进出水口水流条件、进洞条件和输水管线覆盖厚度要求的地形条件基础上，初拟上、下库各进出水口位置，并根据初拟的布置原则及机组参数，进行输水系统布置和设计。

输水系统采用一管二机的供水方式，设上游调压室及尾水调压室系统。为适应地形和枢纽平顺布置要求，地下厂房采用中部偏尾部开发布置方案，斜向进水，正向(垂直厂房轴线)出水。输水系统总长3965m。初拟主洞洞径为9.0m，引水钢支管和尾水钢支管直径分别为4.8m和5.5m。

地下厂房洞室群主要包括主机间、安装间、副厂房、母线洞、主变洞、尾闸室、高压电缆洞、交通洞、通风洞及排水廊道等。

在地形、地质条件允许的情况下，厂房位置宜尽量靠近下库。鉴于本阶段地质勘探资料有限，因此，本阶段厂房的位置是在满足输水系统的布置及适应地形和枢纽平顺布置要求的前提下而确定的。

本阶段根据输水系统的布置要求厂房布置采用中部式的开发方式，厂房埋深约260m。初拟装机规模300MW+150MW，地下厂房安装有3台15MW的水泵水轮电动发电机组，厂房轴线方向均为NW46°，安装高程220.0m。从上游到下游依次平行布置主厂房、主变洞、尾闸室。

主副厂房洞包括主机间、副厂房和安装间，尺寸133.5m×27.5m×47.0m(长×宽×高，下同)，副厂房和安装间分别位于主机间两端。主变洞尺寸118.0m×21.0m×21.0m，位于厂房下游侧，并与厂房平行，两洞净距40m，主变洞内设有3台主变压器。主厂房与主变洞之间布置3条母线洞，母线洞之间中心线间距27m，洞长40m，断面尺寸7.5m×7.0m～8.8m×11.0m。尾水闸门室尺寸50.0m×7.2m×14.0m，平行布置在主变洞的下游侧，与主变洞之间净距20m。地下厂房设一条交通洞，平均纵坡4.0％，连接安装间与下水库环库道路。地下厂设一条通风洞，同时兼作施工期的出渣洞，通风洞平均纵坡3.5％，从下水库环库道路通至副厂房及主变洞的顶层，高压电缆洞(斜洞)连接主变洞与地面开关站，坡角为30°，电站设地面开关站，开关站布置有GIS楼、高压出线构架等设施，尺寸为110m×60m，初拟地面高程355.0m。环绕着厂房与主变洞布置有上、中、下层排水廊道，以减少地下水对厂房、主变洞等主要洞室群的影响。

本电站装机容量为300MW+150MW，电站毛水头变化范围为147.0m～136.9m，水轮机工况发电水头变幅范围为146.89m～126.56m，水泵工况抽水扬程范围为152.35m～139.24m，根据《抽水蓄能电站设计规范》(NB/T 10072-2018)的7.1.1条文，水头/扬程介于50m～800m时，宜选用单级混流式水泵水轮机。

通过对水泵水轮机的参数水平、机组设计制造难度、枢纽布置、设备运输条件、发电工期和经济对比等方面进行综合技术经济比较分析，本阶段初拟采用3台机组方案，单机容量为150MW。

可逆式水泵水轮机参数的选择直接关系到电站的经济性和可靠性，机组的在整个水头范围内安全稳定运行是选择的前提，结合已建及在建电站的参数情况，进行经济性比较确定，水泵水轮机的主要技术参数初估如下表2。

表2水泵水轮机主要技术参数表

每台水泵水轮机蜗壳进口设置进水阀，作为机组正常停机、事故停机、水泵工况起动、机组调相等截断水流的设备，进水阀选用双面止水的蝶阀，卧轴布置，伸缩节装于下游侧，蝶阀公称直径初定为3660mm，设计压力3.5MPa。

进水阀操作系统初拟采用油压操作，每台进水阀配备一台油压装置，额定工作油压为6.3MPa，初选油压装置容量为10m3。

每台机组配套一台全数字式微机PI D型电液调速器，主配压阀直径100mm。

调速器在水轮机工况运行时与常规机相同，具备自动开停机、负荷调整、频率自动跟踪等功能，在水泵工况运行时能按最优的导叶开度曲线来控制导叶。每台调速器配置一套油压装置，额定工作压力暂定6.3MPa，容积8m³。

根据厂内最重起吊件转子带轴的起吊重量约为368t，供选择的桥机方案为3台200t单小车方案或一台2×200t双小车方案，跨度均为26m。考虑到机组安装检修时吊运任务繁重，同时为了方便土建施工，在厂内增设一台起重量较小的单小车桥式起重机作为辅助吊运之用，跨度为26m。本阶段推荐采用一台2×200/50t双小车桥机和一台50/10t单小车桥机方案，大小桥机均在同一轨道上运行，水力机械主要设备清单见表3。

表3水力机械主要设备清单

本电站装机容量为300MW+150MW，装设3台150MW可逆式机组。发电机电压侧一机一变联合单元接线，共3组联合单元接线；初拟采用500kV出线接入电网，500kV侧采用角形接线。500kV高压配电装置采用地面户内G I S。电气主要设备参数见表4。

表4主要电气设备参数表

电站采用“无人值班”或“少人值守”的设计原则。在地下副厂房设置地下值班室，同时在业主营地内的综合办公楼内设有中央控制室等，可以对全厂3台机组进行监视和控制，通过远程监控实现更精确的调度功能，依据上库上水位拓展多级梯级上库，各提及水库库容小、消落深度大，消落过程水头变化大，发电输出模型中，与各梯级上库对应的水泵水轮机输出功率变化大，在总输出电力不变的情况下，原位上库对应的水泵水轮机输出功率随各级上库输出功率变小而随之变大，通过优化调度，确保总水头保持相对平衡，减少水头损失。

电站保护设备采用微机型保护装置，机组等主要设备保护采用双重化配置，另外还包括一种清砂移砂机构，包括转运船，浮体，牵引绳及电源线和铲砂机构，该机构的铲砂机构位于水底，其具体结构包括收集斗，履带和拨扫辊1，其自动密封的驱动室和电源，驱动室内安装有电机，电机转轴驱动履带转动，同时通过传动机构驱动拨扫辊转动。铲砂机构的顶部通过牵引绳及电源线连接有浮体，铲砂机构自重大于浮体的浮力，使得浮体处于悬浮状态，当梯级库水位处于上限水位时，浮体处于水面一下。当梯级库水位处于下限水位时，浮体会露出水面，此时通过转运船与浮体固定连接，同时可提供充电功能。当梯级库水位再次上升至上限水位时，转运船带动铲砂机构移动至上游入水口或者移出梯级库之外，进入备用池清砂，清理铲砂机构，使积砂转移至上游位或者梯级库之外区域，该机构利用梯级库存在库容小，深度大和消落深度大的特点，解决梯级库底部泥沙淤积问题，减少泥沙对测水深度的影响，对调度精度的影响。

相比于现有技术，本发明获取各梯级上库、原位上库和下库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值，然后根据各个水库的水位值建立各个水库的关系曲线后，以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个关系曲线竖直及各个水库的入库径流过程、各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件构建联合调度模型，使用联合调度模型对各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，使得电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，通过采用物联网技术对蓄能电站进行优化调度，保证总水头保持相对平衡，从而提高电站利用率。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种中小型抽水蓄能电站物联网调度方法，其特征在于，包括：

获取各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据所述各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的水位值，其中，所述各个水库包括各梯级上库、原位上库和下库，所述水位值包括洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值；

根据所述各个水库的水位值建立所述各个水库的关系曲线，其中，所述关系曲线包括水位和库容关系曲线、下游尾水位和流量关系曲线；

根据水库发电时间段调用不同的联合调度模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，以使电力调度中心根据所述调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，其中，所述联合调度模型以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个所述关系曲线竖直及所述各个水库的入库径流过程、所述各个水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及所述各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，所述联合调度模型包括平衡调度模型、电峰值差别模型、最大供电调度模型以及抽水调度模型。

2.如权利要求1所述的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法，其特征在于，还包括根据所述各梯级上库的消落深度与各梯级上库对应的水泵水轮机输出功率的变化情况，采用分层计算法逐层将水体从所述各梯级上库放至下水库，具体为：

根据各梯级上库、原位上库和下水库水位变化情况分别计算每层的平均净水头和发电量，直至所述各梯级上库、原位上库达到死水位为止，则下水库从死水位开始蓄水。

3.如权利要求1所述的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法，其特征在于，所述根据水库发电时间段调用不同的联合调度模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，具体为：

在每天的上午10时至12时和下午15时至22时，采用电峰值差别模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第一调度策略；

在每天的上午1时至上午8时采用抽水调度工作模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第二调度策略；

在每天的除上午10时至12时、下午15时至22时、上午1时至上午8时的其余时间采用平衡调度模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第三调度策略；

当上库实际蓄水位落于加大供水区时，采用最大供电调度模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第四调度策略。

4.如权利要求3所述的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法，其特征在于，所述采用电峰值差别模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第一调度策略，具体为：

当所述实际蓄水位低于保证供水区时，采用电峰值差别模型进行计算得到供水流量，以使各个上库和原位水库按所述供水流量发电，再根据预设的各时段倍比系数表对所述供水流量进行修正。

5.如权利要求3所述的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法，其特征在于，所述采用平衡调度模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第三调度策略，具体为：

当在发电时间段的初期时，采用平衡调度模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第一策略，以使下梯级上库的水位处于供水限制的下水位；

当在发电时间段的中期时，采用平衡调度模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第二策略，以使中梯级上库的水位处于供水限制的下水位；

当在发电时间段的尾期时，采用平衡调度模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第三策略，以使上梯级上库的水位处于供水限制的下水位。

6.如权利要求1所述的中小型抽水蓄能电站物联网调度方法，其特征在于，所述当上库实际蓄水位落于加大供水区时，采用最大供电调度模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到第四调度策略，具体为：

当上库实际蓄水位落于加大供水区时，采用最大供电调度模型进行计算得到第一供水策略，以使所述上库根据所述第一供水策略按1.1倍的保证供水流量发电，根据预设的各时段倍比系数表对所述供水流量进行修正；

当上库实际蓄水位落于降低供水区时，采用最大供电调度模型进行计算得到第二供水策略，以使所述上库根据所述第二供水策略按0.9倍的保证供水流量发电，根据预设的各时段倍比系数表对所述供水流量进行修正。

7.一种中小型抽水蓄能电站物联网调度装置，其特征在于，包括获取模块、关系曲线建立模块和调度策略计算模块，

其中，所述获取模块用于获取各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据所述各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的水位值，其中，所述各个水库包括各梯级上库、原位上库和下库，所述水位值包括洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值；

所述关系曲线建立模块用于根据所述各个水库的水位值建立所述各个水库的关系曲线，其中，所述关系曲线包括水位和库容关系曲线、下游尾水位和流量关系曲线；

所述调度策略计算模块用于根据水库发电时间段调用不同的联合调度模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，以使电力调度中心根据所述调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，其中，所述联合调度模型以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个所述关系曲线竖直及所述各个水库的入库径流过程、所述各梯级水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及所述各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，所述联合调度模型包括平衡调度模型、电峰值差别模型、最大供电调度模型以及抽水调度模型。

8.如权利要求7所述的中小型抽水蓄能电站物联网调度装置，其特征在于，还包括分层计算模块，

所述分层计算模块用于根据所述各梯级上库的消落深度与各梯级上库对应的水泵水轮机输出功率的变化情况，采用分层计算法逐层将水体从所述各梯级上库放至下水库，具体为：

根据各梯级上库、原位上库和下水库水位变化情况分别计算每层的平均净水头和发电量，直至所述各梯级上库、原位上库达到死水位为止，则下水库从死水位开始蓄水。

9.一种中小型抽水蓄能电站物联网调度系统，包括传感器组、流量计组、水库机组、中小型抽水蓄能电站物联网调度装置和闸门，

其中，所述中小型抽水蓄能电站物联网调度装置用于执行如权利要求1至6任一项所述中小型抽水蓄能电站物联网调度方法；

其中，所述传感器组、所述流量计组、所述水库机组与所述中小型抽水蓄能电站物联网调度装置连接，所述中小型抽水蓄能电站物联网调度装置与所述闸门连接。

10.如权利要求9所述的中小型抽水蓄能电站物联网调度系统，其特征在于，

所述传感器组用于获取各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位；

所述流量计组用于获取下泄流量；

所述水库机组用于被电力调度中心根据调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机进行工作；

所述中小型抽水蓄能电站物联网调度装置用于获取各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位和下泄流量后，根据所述各个水库的日平均水位和下泄流量得到各个水库的水位值，根据所述各个水库的水位值建立所述各个水库的关系曲线，其中，所述关系曲线包括水位和库容关系曲线、下游尾水位和流量关系曲线，根据水库发电时间段调用不同的联合调度模型对所述各个水库的实际蓄水位、日平均水位、日平均尾水位进行计算得到调度策略，以使电力调度中心根据所述调度策略在达到预设条件下控制水库水轮机工作或各闸门的关闭和开启，其中，所述联合调度模型以各梯级上库发电量最大化为目标函数，以各个所述关系曲线竖直及所述各个水库的入库径流过程、所述各个水库的保证出力、断面下泄流量及其保证率以及所述各个水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，所述联合调度模型包括平衡调度模型、电峰值差别模型、最大供电调度模型以及抽水调度模型，所述各个水库包括各梯级上库、原位上库和下库，所述水位值包括洪水位值、供水限制上限水位、供水限制下限水位和死水位值；

所述闸门用于被电力调度中心根据所述调度策略在达到预设条件下控制关闭和开启。

Images