CN116341852A - 一种用于水电厂的多机组负荷分配方法 - Google Patents

一种用于水电厂的多机组负荷分配方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于水电厂的多机组负荷分配方法。所述方法包括：响应电网负荷指令，获取所有发电机组的当前负荷；基于电网负荷指令中的负荷任务和所有发电机组的当前负荷，获取多个初选负荷分配方案；基于预设约束原则筛选多个初选负荷分配方案，获取多个复选负荷分配方案；基于预设评分原则评价每个复选负荷分配方案，基于多个复选负荷分配方案的评价结果获取终选负荷分配方案；按照终选负荷分配方案将负荷任务分配至各发电机组。本发明解决了现有技术中存在的没有综合考虑负荷分配后水电厂各个发电机组的运行效率和运行工况的影响，导致水电厂发电机组整体运行工况差和运行效率低的技术问题。

Description

一种用于水电厂的多机组负荷分配方法
技术领域
本发明涉及水电厂负荷分配技术领域，尤其涉及一种用于水电厂的多机组负荷分配方法。
背景技术
大型混流式发电机组存在振动区间和禁止运行区间，发电机组不能在禁止运行区间内运行，且发电机组不能在运行区间内长时间运行；例如一发电机组，发电机组最大出力为460MW，振动区间为150—300MW，禁止运行区间为0—40MW；当发电机组在位于振动区间上方的负荷运行区间内运行时，发电机组的运行工况较好，发电机组的运行效率也较高；当发电机组在位于振动区间下限与禁止运行区间上限之间的负荷运行区间内运行时，发电机组能够长时间运行，但运行效率降低。
现有技术在进行负荷分配过程中通常考虑避免发电机组在振动区间和禁止运行区间运行，其没有综合考虑负荷分配后水电厂各个发电机组的运行效率和运行工况的影响，导致水电厂发电机组整体运行工况差和运行效率低。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，其解决了现有技术中存在的没有综合考虑负荷分配后水电厂各个发电机组的运行效率和运行工况的影响，导致水电厂发电机组整体运行工况差和运行效率低的技术问题。
根据本发明一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，所述方法包括：
响应电网负荷指令，获取所有发电机组的当前负荷；
基于电网负荷指令中的负荷任务和所有发电机组的当前负荷，获取多个初选负荷分配方案；
基于预设约束原则筛选多个初选负荷分配方案，获取多个复选负荷分配方案；
基于预设评分原则评价每个复选负荷分配方案，基于多个复选负荷分配方案的评价结果获取终选负荷分配方案；
按照终选负荷分配方案将负荷任务分配至各发电机组。
进一步地，在响应电网负荷指令之后，还包括：
获取当前预设周期每一发电机组的若干项发电机组数据；若干项发电机组数据包括运行水头、最大出力、振动区间以及禁止运行区间；
基于发电机组的最大出力、振动区间以及禁止运行区间，确认发电机组的可运行区间；
基于发电机组运行水头和可运行区间，确认发电机组的多个运行负荷区间，每一运行负荷区间对应设置有运行基础分和运行附加分。
进一步地，多个运行负荷区间包括至少一个高效运行区间和至少一个普通运行区间。
进一步地，基于发电机组运行水头和可运行区间，确认发电机组的多个运行负荷区间，包括：
判断运行水头是否低于额定水头；
若是，获取当前运行水头下发电机组实际最大出力；
当发电机组实际最大出力大于振动区间上限时；基于实际最大出力与振动区间上限之间的区间长度，确认高效运行区间数；基于实际最大出力和高效运行区间数，确认多个高效运行区间；基于振动区间下限、禁止运行区间上限确认至少一个普通运行区间的区间划分点；
基于多个普通运行区间的区间划分点确认多个普通运行区间；
当发电机组实际最大出力不大于振动区间上限，且大于禁止运行区间上限时；基于实际最大出力和禁止运行区间上限的区间长度，确认普通运行区间数；基于实际最大出力普通运行区间数，确认多个普通运行区间。
进一步地，还包括当运行水头不低于额定水头时：
基于最大出力确认多个高效运行区间的区间划分点；
基于多个高效运行区间的区间划分点确认多个高效运行区间；
基于振动区间下限、禁止运行区间上限确认至少一个普通运行区间的区间划分点；
基于多个普通运行区间的区间划分点确认多个普通运行区间。
进一步地，所述预设约束原则包括：
任一发电机组的负荷均不在对应的振动区间内；
和任一发电机组的负荷均不在对应的禁止运行区间内；
和启停机事件的次数小于第一设定次数；
和穿越事件的次数小于第二设定次数，所述穿越事件包括发电机组负荷条件过程穿越其振动区间。
进一步地，每一发电机组的启停机事件设置有对应的启停分；每一发电机组的穿越事件设置有对应的穿越分。
进一步地，基于预设评分原则评价每个复选负荷分配方案，包括：
通过以下公式获取每一复选负荷分配方案对应的评价分：
Figure BDA0004146942390000031
其中，PJF为评价分；CLi为第i个发电机组的负荷；XXi为第i个发电机组负荷所在运行负荷区间的下限；SXi为第i个发电机组负荷所在运行负荷区间的上限；Pi为第i个发电机组对应所在负荷运行区间的运行附加分，Qi为第i个发电机组对应所在负荷运行区间的运行基础分；QTj为第j个启停事件对应的启停分；CYn为第n个穿越事件对应的穿越分。
进一步地，基于多个复选负荷分配方案的评价结果获取终选负荷分配方案，包括：
获取评价分排名前设定名次的复选负荷分配方案，并获取每一复选负荷分配方案的辅助判断分；
将辅助判断分最高的复选负荷分配方案作为终选负荷分配方案。
进一步地，通过以下公式获取辅助判断分：
Figure BDA0004146942390000032
其中FZPDF为辅助判断分，i为复选负荷分配方案中负荷需要调节的发电机组的数量；X为复选负荷分配方案所有穿越事件中上穿越事件的次数；Y为复选负荷分配方案的所有穿越事件中下穿越事件的次数；α和β均为固定系数。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明中响应电网负荷指令后，获取所有发电机组的当前负荷，并根据所有发电机组的当前负荷来获取多个初选负荷分配方案；然后通过预设约束原则来筛选初选负荷分配方案获取复选负荷分配方案，将不符合条件的初选负荷分配方案删除掉，减少后续工作量；并通过预设评分原则评价复选负荷分配方案，从而获得终选负荷分配方案。终选负荷分配方案综合考虑发电机组运行工况和运行效率，使得整个电机组运行工况佳以及运行效率高。现有技术中存在的没有综合考虑负荷分配后水电厂各个发电机组的运行效率和运行工况的影响，导致水电厂发电机组整体运行工况差和运行效率低的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例的方法步骤图。
图2为本发明另一实施例的当运行水头不低于额定水头时获取发电机组的多个运行负荷区间的方法步骤图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
如图1所示，一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，所述方法包括：
S1：响应电网负荷指令，获取所有发电机组的当前负荷；
电网调度中心向水电厂集控中心发送电网负荷指令，此时需要获取所有发电机组的当前负荷才方便进行负荷分配，当发电机组处于停机状态时，发电机组的当前负荷为零；
S2：基于电网负荷指令中的负荷任务和所有发电机组的当前负荷，获取多个初选负荷分配方案；
因为每个发电机组的最大出力有限，且发电机组每次进行负荷调节的幅度也有限，本实施例中负荷最小的调节单位为1MW，且每次均调节整数兆瓦的负荷；因此可以通过穷举的方式来获取所有可能的负荷分配方式来形成多个初选负荷分配方案；本实施例中负荷分配的方式包括将电网负荷指令中的负荷任务分摊至各发电机组或将所有的发电机组进行负荷重分配，即将当前总出力加上负荷任务后获取总负荷，然后将总负荷重新分配至各发电机组；
S3：基于预设约束原则筛选多个初选负荷分配方案，获取多个复选负荷分配方案；
所述预设约束原则包括：任一发电机组的负荷均不在对应的振动区间内；和任一发电机组的负荷均不在对应的禁止运行区间内；和启停机事件的次数小于第一设定次数；和穿越事件的次数小于第二设定次数，所述穿越事件包括发电机组负荷条件过程穿越其振动区间。将所有负荷预设约束原则的所有初选负荷分配方案作为复选负荷分配方案。
S4：基于预设评分原则评价每个复选负荷分配方案，基于多个复选负荷分配方案的评价结果获取终选负荷分配方案；
通过预设评分原则获取每个复选负荷分配方案的评价结果，依据评价结果来获取终选方案评价结果越好，说明负荷分配方案越优越，能够使得发电机组的综合运行工况更好，运行效率更高；
S5：按照终选负荷分配方案将负荷任务分配至各发电机组。
本实施例的具体实施过程包括：
在响应电网负荷指令之后，还包括：
获取当前预设周期每一发电机组的若干项发电机组数据；若干项发电机组数据包括运行水头、最大出力、振动区间以及禁止运行区间；
基于发电机组的最大出力、振动区间以及禁止运行区间，确认发电机组的可运行区间；
基于发电机组运行水头和可运行区间，确认发电机组的多个运行负荷区间，多个运行负荷区间包括至少一个高效运行区间和至少一个普通运行区间；每一运行负荷区间对应设置有运行基础分和运行附加分。每一发电机组的启停机事件设置有对应的启停分；每一发电机组的穿越事件设置有对应的穿越分。
本实施例中将振动区间上限至机组最大出力区间作为发电机组可高效运行的负荷范围；将整个负荷范围划分为至少一个高效运行区间，本实施例中划分三个高效运行区间，分别为第一高效运行区间、第二高效运行区间以及第三高效运行区间；第一高效运行区间的范围最小，出力最大，运行工况最好，运行效率最高；第二高效运行区间次之，第三高效运行区间再次之。本实施例中将禁止运行区间上限至振动区间下限之间的负荷范围划分至少一个普通运行区间，本实施例中划分两个普通运行区间，包括第一普通运行区间和第二普通运行区间，其中第一普通运行区间出力大，相较于第二普通运行区间来说运行工况好，运行效率高。
本实施例中，预设评分原则包括：
通过以下公式获取每一复选负荷分配方案对应的评价分：
Figure BDA0004146942390000051
其中，PJF为评价分；CLi为第i个发电机组的负荷；XXi为第i个发电机组负荷所在运行负荷区间的下限；SXi为第i个发电机组负荷所在运行负荷区间的上限；Pi为第i个发电机组对应所在负荷运行区间的运行附加分，Qi为第i个发电机组对应所在负荷运行区间的运行基础分；QTj为第j个启停事件对应的启停分；CYn为第n个穿越事件对应的穿越分。
本实施例中，基于多个复选负荷分配方案的评价结果获取终选负荷分配方案，包括将评价分最高的复选负荷分配方案作为终选负荷分配方案，使得各机组能够尽量在高效运行区间内运行，提高运行效率，优化运行工况。
本实施例中响应电网负荷指令后，获取所有发电机组的当前负荷，并根据所有发电机组的当前负荷来获取多个初选负荷分配方案；然后通过预设约束原则来筛选初选负荷分配方案获取复选负荷分配方案，将不符合条件的初选负荷分配方案删除掉，减少后续工作量；并通过预设评分原则评价复选负荷分配方案，从而获得终选负荷分配方案。终选负荷分配方案综合考虑发电机组运行工况和运行效率，使得整个电机组运行工况佳以及运行效率高。
本发明的另一实施例，基于多个复选负荷分配方案的评价结果获取终选负荷分配方案，还包括：
获取评价分排名前设定名次的复选负荷分配方案，并获取每一复选负荷分配方案的辅助判断分；将辅助判断分最高的复选负荷分配方案作为终选负荷分配方案。其中，通过以下公式获取辅助判断分：
Figure BDA0004146942390000061
其中FZPDF为辅助判断分，i为复选负荷分配方案中负荷需要调节的发电机组的数量；X为复选负荷分配方案所有穿越事件中上穿越事件的次数；Y为复选负荷分配方案的所有穿越事件中下穿越事件的次数；α和β均为固定系数。
本实施例中获取评价分排名前20％的复选负荷分配方案，在这排名前20％的复选负荷分配方案中选取辅助判断分最大的负荷分配方案作为终选负荷分配方案，使负荷调整过程中涉及到的发电机组数量尽量少，且发电机组穿越事件尽量少，因为考虑到发电机组向上穿越和向下穿越对影响程度不同，向上穿越对于发电机组运行来说是整体呈优化趋势的，向下穿越对于发电机组运行来说是整体呈劣化趋势的，因此设置固定系数α和β，且本实施例中α≤β。
本发明的另一实施例，基于发电机组运行水头和可运行区间，确认发电机组的多个运行负荷区间，包括：
判断运行水头是否低于额定水头；
若否，如图2所示，当运行水头不低于额定水头时：
S101：基于最大出力确认多个高效运行区间的区间划分点；
本实施例中运行水头不低于额定水头时发电机组能够按照设计时的最大出力运行；此时分别获取区间划分点，本实施例中通过QJ1＝【γ*WMAX】获取区间划分点对应的出力值，其中0＜γ＜1，本实施例中γ有两个值，分别为0.9，0.7，【】为取整符号；WMAX为最大出力。
S102：基于多个高效运行区间的区间划分点确认多个高效运行区间；
本实施例中，(0.9WMAX,WMAX]为第一高效运行区间；(0.7WMAX,0.9WMAX]；为第二高效运行区间；(WzdS,0.7WMAX]为第三高效运行区间。WzdS为振动区间上限。
S103：基于振动区间下限、禁止运行区间上限确认至少一个普通运行区间的区间划分点；
本实施例中在振动区间下限和禁止运行区间上限之间确认一个普通运行区间的区间划分点；通过QJ2＝【μ*(WzdX-WjzS)】；其中0＜γ＜1，本实施例中μ有一个值，μ为0.8；【】为取整符号；WMAX为最大出力。WzdX为振动区间下限；WjzS为禁止运行区间上限。
S104：基于多个普通运行区间的区间划分点确认多个普通运行区间。
本实施例中，第一普通运行区间为(WjzS，WjzS+0.8(WzdX-WjzS)]。第二普通运行区间为[WjzS+0.8(WzdX-WjzS),WzdX)。
若是，获取当前运行水头下发电机组实际最大出力；
当前运行水头低于额定水头时，机组的实际最大出力小于设计时的最大出力；机组对应的高效运行区间的范围变小。
当发电机组实际最大出力大于振动区间上限时；基于实际最大出力与振动区间上限之间的区间长度，确认高效运行区间数；基于实际最大出力和高效运行区间数，确认多个高效运行区间；基于振动区间下限、禁止运行区间上限确认至少一个普通运行区间的区间划分点；基于至少一个普通运行区间的区间划分点确认多个普通运行区间
实际最大出力与振动区间上限之间的区间长度越长说明负荷调节的范围越大，对应设置的高效运行区间数量越多；实际最大出力与振动区间上限之间的区间长度越短说明负荷调节的范围越大；本实施例中根据高效运行区间数量，将实际最大出力与振动区间上限之间的负荷范围等分。本实施例中普通运行区间的区间划分点的获取方式与上述普通运行区间的区间划分点的获取方式相同。
当发电机组实际最大出力不大于振动区间上限，且大于禁止运行区间上限时；基于实际最大出力和禁止运行区间上限的区间长度，确认普通运行区间数；基于实际最大出力普通运行区间数，确认多个普通运行区间。当发电机组实际最大出力不大于振动区间上限时，其实际最大出力接近振动区间下限。
实际最大出力和禁止运行区间上限区间长度越长说明负荷调节的范围越大，对应设置的高效运行区间数量越多；实际最大出力和禁止运行区间上限的区间长度越短说明负荷调节的范围越大；本实施例中根据普通运行区间数量，将实际最大出力和禁止运行区间上限区间之间的负荷范围等分。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，其特征在于：所述方法包括：
响应电网负荷指令，获取所有发电机组的当前负荷；
基于电网负荷指令中的负荷任务和所有发电机组的当前负荷，获取多个初选负荷分配方案；
基于预设约束原则筛选多个初选负荷分配方案，获取多个复选负荷分配方案；
基于预设评分原则评价每个复选负荷分配方案，基于多个复选负荷分配方案的评价结果获取终选负荷分配方案；
按照终选负荷分配方案将负荷任务分配至各发电机组。
2.如权利要求1所述的一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，其特征在于：在响应电网负荷指令之后，还包括：
获取当前预设周期每一发电机组的若干项发电机组数据；若干项发电机组数据包括运行水头、最大出力、振动区间以及禁止运行区间；
基于发电机组的最大出力、振动区间以及禁止运行区间，确认发电机组的可运行区间；
基于发电机组运行水头和可运行区间，确认发电机组的多个运行负荷区间，每一运行负荷区间对应设置有运行基础分和运行附加分。
3.如权利要求2所述的一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，其特征在于：多个运行负荷区间包括至少一个高效运行区间和至少一个普通运行区间。
4.如权利要求3所述的一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，其特征在于：基于发电机组运行水头和可运行区间，确认发电机组的多个运行负荷区间，包括：
判断运行水头是否低于额定水头；
若是，获取当前运行水头下发电机组实际最大出力；
当发电机组实际最大出力大于振动区间上限时；基于实际最大出力与振动区间上限之间的区间长度，确认高效运行区间数；基于实际最大出力和高效运行区间数，确认多个高效运行区间；基于振动区间下限、禁止运行区间上限确认至少一个普通运行区间的区间划分点；
基于多个普通运行区间的区间划分点确认多个普通运行区间；
当发电机组实际最大出力不大于振动区间上限，且大于禁止运行区间上限时；基于实际最大出力和禁止运行区间上限的区间长度，确认普通运行区间数；基于实际最大出力普通运行区间数，确认多个普通运行区间。
5.如权利要求4所述的一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，其特征在于：还包括当运行水头不低于额定水头时：
基于最大出力确认多个高效运行区间的区间划分点；
基于多个高效运行区间的区间划分点确认多个高效运行区间；
基于振动区间下限、禁止运行区间上限确认至少一个普通运行区间的区间划分点；
基于多个普通运行区间的区间划分点确认多个普通运行区间。
6.如权利要求2所述的一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，其特征在于：所述预设约束原则包括：
任一发电机组的负荷均不在对应的振动区间内；
和任一发电机组的负荷均不在对应的禁止运行区间内；
和启停机事件的次数小于第一设定次数；
和穿越事件的次数小于第二设定次数，所述穿越事件包括发电机组负荷条件过程穿越其振动区间。
7.如权利要求6所述的一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，其特征在于：每一发电机组的启停机事件设置有对应的启停分；每一发电机组的穿越事件设置有对应的穿越分。
8.如权利要求1所述的一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，其特征在于：基于预设评分原则评价每个复选负荷分配方案，包括：
通过以下公式获取每一复选负荷分配方案对应的评价分：
Figure FDA0004146942370000021
其中，PJF为评价分；CLi为第i个发电机组的负荷；XXi为第i个发电机组负荷所在运行负荷区间的下限；SXi为第i个发电机组负荷所在运行负荷区间的上限；Pi为第i个发电机组对应所在负荷运行区间的运行附加分，Qi为第i个发电机组对应所在负荷运行区间的运行基础分；QTj为第j个启停事件对应的启停分；CYn为第n个穿越事件对应的穿越分。
9.如权利要求8所述的一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，其特征在于：基于多个复选负荷分配方案的评价结果获取终选负荷分配方案，包括：
获取评价分排名前设定名次的复选负荷分配方案，并获取每一复选负荷分配方案的辅助判断分；
将辅助判断分最高的复选负荷分配方案作为终选负荷分配方案。
10.如权利要求9所述的一种用于水电厂的多机组负荷分配方法，其特征在于：通过以下公式获取辅助判断分：
Figure FDA0004146942370000031
其中FZPDF为辅助判断分，i为复选负荷分配方案中负荷需要调节的发电机组的数量；X为复选负荷分配方案所有穿越事件中上穿越事件的次数；Y为复选负荷分配方案的所有穿越事件中下穿越事件的次数；α和β均为固定系数。
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