CN117217486A - 流域梯级电厂日发电计划自动编制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了流域梯级电厂日发电计划自动编制系统。所述自动编制系统包括：数据采集模块、处理器以及计划编制模块；数据采集模块，用于采集电网生产信息、梯级电厂发电设备的设备数据以及流域的水情数据并发送至处理器；处理器，用于根据电网生产信息、设备数据以及水情数据，获取若干项约束条件发送至计划编制模块；计划编制模块，用于根据若干项约束条件，编制日发电计划。本发明解决了现有技术中存在的流域梯级电厂编制日发电计划计算复杂和耗时长的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及电厂日发电计划编制技术领域，尤其涉及流域梯级电厂日发电计划自动编制系统。
背景技术
流域梯级电厂一般位于同一河流或者同一流域内，为了提高各级电厂的发电效益以及对各级电厂的水位进行管理，现多采用建立梯级调度中心来对各级电厂进行集中调度。
电力生产过程中，电厂需要每天向电网调度中心提交第二天的日发电计划。合理制定日发电计划是提高水电站效益不可或缺的手段。
而流域梯级电厂制定日发电计划时，需要人工根据每一级电厂的发电机组的设备情况和上下游水位情况来进行编制。而流域梯级电厂发电机组多、水情复杂等因素，导致编制日发电计划时存在计算复杂、耗时较长等问题。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，其解决了现有技术中存在的流域梯级电厂编制日发电计划计算复杂和耗时长的技术问题。
本发明提供流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，系统包括：
数据采集模块、处理器以及计划编制模块；
数据采集模块，用于采集电网生产信息、梯级电厂发电设备的设备数据以及流域的水情数据并发送至处理器；
处理器，用于根据电网生产信息、设备数据以及水情数据，获取若干项约束条件发送至计划编制模块；
计划编制模块，用于根据若干项约束条件，编制日发电计划。
进一步地，所述数据采集模块包括：
电网信息采集单元、发电设备监控单元以及水情采集单元；
所述电网信息采集单元用于采集电网生产信息发送至处理器；
发电设备监控单元用于采集梯级电厂发电设备的设备数据发送至处理器，所述设备数据包括检修数据和出力区间；
水情采集单元用于采集流域的水情数据发送至处理器。
进一步地，电网生产信息包括历史负荷需求数据和当日电网检修计划，处理器根据电网生产信息，获取约束条件，包括：
基于历史负荷需求数据，获取前两日负荷需求曲线；
基于前两日负荷需求曲线，确认预估负荷需求曲线；
基于当日电网检修计划，对预估负荷需求曲线进行调整获取当日负荷需求曲线；
根据当日负荷需求曲线，获取预设计时方式中每一时段对应的负荷要求作为第一约束条件。
进一步地，处理器根据设备数据，获取约束条件，包括：
基于检修数据和出力区间，确认预设计时方式中梯级电厂每一时段对应的可出力范围作为第二约束条件。
进一步地，计划编制模块，根据若干项约束条件，编制日发电计划；
SS1：根据第一约束条件和第二约束条件，判断是否存在不可运行时段；
SS2：若否，根据每一时段对应的第一约束条件和第二约束条件，确认每一时段对应的多个发电方案，所述发电方案包括梯级电厂每台发电机组的出力；
SS3：基于预设条件对第一时段的发电方案进行筛选，确认第一时段内的计划方案；
SS4：根据第一时段的计划方案，在第二时段对应的多个发电方案中确认第二时段的计划方案；
SS5：按照步骤SS4，逐一确认每一时段对应的计划方案直至当日最后的时段；
SS6：基于每一时段的计划方案，确认备选计划；
SS7：根据各级电厂的水情数据，判断备选计划是否合法；
SS8：若是，确认备选方案为日发电计划；若否，调整预设条件并确认第一时段内的计划方案，重复步骤SS4—SS8；直至备选计划合法。
进一步地，根据各级电厂的水情数据，判断备选计划是否合法，包括：
根据备选计划，确认各级电厂的预估发电量；
根据水情数据和各级电厂的预估发电量，确认每级电厂上下游水位－时间曲线；
判断是否每一级电厂上下游水位－时间曲线均符合预设水位条件；
若是，判断备选计划合法；
若否，判断备选计划不合法。
进一步地，当存在不可运行时段时，对不可运行时段进行汇总，并发送至电网调度中心。
进一步地，预设计时方式包括96点计时方式。
进一步地，自动编制系统还包括通信模块，所述通信模块用于将当日的日发电计划发送至电网调度中心，以供电网调度中心批复，电网调度中心同意后回复批复通过信息至通信模块。
进一步地，自动编制系统还包括数据库，数据库用于存储若干约束条件、日发电计划和批复通过信息。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明中，通过设置数据采集模块来自动采集电网的生产信息、梯级电厂发电设备的设备数据以及流域的水情数据，以便处理器快速根据电网的生产信息、设备数据以及水情数据自动生成若干项约束条件；计划编制模块根据若干项约束条件快速准确编制日发电计划。解决了现有技术中存在的流域梯级电厂编制日发电计划计算复杂和耗时长的技术问题。
附图说明
图1为本发明实施例的系统原理图。
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，流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，系统包括：
数据采集模块、处理器以及计划编制模块；
数据采集模块，用于采集电网生产信息、梯级电厂发电设备的设备数据以及流域的水情数据并发送至处理器；
处理器，用于根据电网生产信息、设备数据以及水情数据，获取若干项约束条件发送至计划编制模块；
计划编制模块，用于根据若干项约束条件，编制日发电计划。
本实施例的具体实施过程包括：
本实施例中，通过设置数据采集模块来自动采集电网的生产信息、梯级电厂发电设备的设备数据以及流域的水情数据，以便处理器快速根据电网的生产信息、设备数据以及水情数据自动生成若干项约束条件；计划编制模块根据若干项约束条件快速准确编制日发电计划。解决了现有技术中存在的流域梯级电厂编制日发电计划计算复杂和耗时长的技术问题。
本实施例中，所述数据采集模块包括：电网信息采集单元、发电设备监控单元以及水情采集单元；所述电网信息采集单元用于采集电网生产信息发送至处理器；发电设备监控单元用于采集梯级电厂发电设备的设备数据发送至处理器，所述设备数据包括检修数据和出力区间；水情采集单元用于采集流域的水情数据发送至处理器，所述水情数据包括各级电厂的上下游水位数据以及流域内的降雨数据。
电网信息采集单元实时采集电网对于流域梯级电厂的负荷需求，以及电网当中各发电设备和输电设备的检修计划。在本实施例中，电网生产信息包括历史负荷需求数据和当日电网检修计划，当日电网检修计划中包括退出负荷和并入负荷，退出负荷包括因机组检修或机组故障导致退出电网的负荷；并入负荷包括发电机组检修结束后并入电网的负荷；退出负荷还包括退出时间；并入负荷还包括并入时间；
处理器根据电网生产信息，获取约束条件，包括：基于历史负荷需求数据，获取前两日负荷需求曲线；基于前两日负荷需求曲线，确认预估负荷需求曲线；负荷需求曲线为时间—负荷曲线，横坐标为时间，纵坐标为负荷。本实施例中，按照预设采样频率对前两日的负荷需求曲线进行采样，获取多个采样点；取同一横坐标(即同一时刻)的两采样点的中点预估点，预估点对应的纵坐标为该时刻的预估负荷；依次连接多个预估点构成预估负荷需求曲线；本实施例中，每隔一分钟对前两日负荷需求曲线进行采样。
基于当日电网检修计划，对预估负荷需求曲线进行调整获取当日负荷需求曲线；根据退出负荷对应的退出时间，以及并入负荷和并入负荷的时间；来对预估负荷需求曲线对应部分进行调整；例如在12：00时刻有一负荷为60MW的发电机组会因检修退出电网；此时退出负荷为60MW；退出时间为12：00；则在预估负荷需求曲线的12：00之后的部分，整体纵坐标对应增加60MW的负荷；
例如在14：00时刻有一负荷为50MW的发电机组因检修结束并入电网；此时并入负荷为50WM，并入时间为14：00，则将预估负荷需求曲线的14：00之后的部分，整体纵坐标对应减小50WM的负荷。
在一些实施例中，流域梯级电厂因具备调峰的作用，其与多个同一电网下的其他发电设备关联，例如同一电网下的风电、火电或太阳能发电机组，其并网退网时对电网存在冲击，需要流域梯级电厂进行调节。因此在获取当日负荷需求曲线时，将这些因素考虑其中，能够使当日负荷需求曲线更加准确。
根据当日负荷需求曲线，获取预设计时方式中每一时段对应的负荷要求作为第一约束条件。
本实施例中预设计时方式包括96点计时方式，即每15分钟作为一个时段；所述负荷要求包括最大负荷、最小负荷、调节次数、每次调节的调节幅度。调节次数包括相邻采样点负荷差大于设定负荷差时，确定为一次调节次数。负荷差为该次调节对应的调节幅度。
本实施例中，处理器根据设备数据，获取约束条件，包括：
基于检修数据和出力区间，确认预设计时方式中梯级电厂每一时段对应的可出力范围作为第二约束条件。
根据检修数据判断每一发电机组对应的可并网时间；每一机组对应的出力区间包括可长期运行的出力区间；水力发电机组的出力范围存在不可运行区和振动区，水力发电机组运行发电时，应避免在不可运行区和振动区长时间运行，同时调节过程中，应尽量减少穿越不可运行区和振动区的次数；例如一水力发电机组的最大出力为180WM，不可运行区间为0-40WM；振动区为70-80WM，即该水力发电机组的可出力的负荷范围为40-70WM和90-180WM；
每台发电机组因检修也存在可发电时间和不可发电时间；例如，某一级电厂一发电机组因清扫励磁滑环，需要在1：00-3：00之间停机进行滑环清扫工作；故而在1：00-3：00之间该发电机组需要停机，而不能进行发电，在此时间段内，计算该梯级电厂的可出力范围时，应将该发电机组排除。
结合每一时段内所有可以并网发电的发电机组的可出力的负荷范围，即可计算出梯级电厂每一时段对应的可出力范围。
例如：某一梯级电厂在14：00-14：15之间有两台水力发电机组可并网发电，两台水力发电机组的最大出力为180WM，不可运行区间为0-40WM；振动区为70-80WM，即该水力发电机组的可出力的负荷范围为40-70WM和80-180WM；
则梯级电厂在14：00-14：15之间可运行范围为40-70MW和80-360WM。当电网的负荷需求在小于40WM或70-80MW之间或大于360WM时，梯级电厂均不能满足。
计划编制模块，根据若干项约束条件，编制日发电计划；
SS1：根据第一约束条件和第二约束条件，判断是否存在不可运行时段；
本实施例中，当一时段内电网负荷需求超出第二约束条件中梯级电厂的可运行范围时，判断该时段为不可运行时段。
SS2：若否，根据每一时段对应的第一约束条件和第二约束条件，确认每一时段对应的多个发电方案，所述发电方案包括梯级电厂每台发电机组的出力；
对于梯级电厂来说，每一时段内通过多台发电机组并网发电来满足该时段内的负荷要求，因此可以有多种发电方案。在生成发电方案时，应考虑每一发电机组均不在振动区和不可运行区运行。每一发电机组对应的出力均为整数。例如：一时段电网的负荷要求为保证电网负荷维持300MW；此时段内存在1号发电机组、2号发电机组以及3号发电机组可并网发电，三台发电机组的最大出力为180WM，不可运行区间为0-40WM；振动区为70-80WM；则其中一种发电方案为；1号发电机组的出力为60MW、2号发电机组的出力为60MW以及3号发电机组的出力为180WM。
另一发电方案为1号发电机组的出力为65MW、2号发电机组的出力为65MW以及3号发电机组的出力为170MW。本实施例中发电方案中，每台发电机组的出力均为正整数或零。
当一时段内电网的负荷需求在某一时刻变动时，发电机组在该时刻需要调整负荷。根据负荷变动时刻将该时段划分为多个子时段；根据第一个子时段的负荷需求生成多个初始方案，然后根据后续每个子时段的负荷对每个初始方案进行补充获取发电方案。需要说明的是，补充过程中按照预先设置的补充条件进行，补充条件至少包括振动区和不可运行区穿越次数小于预设穿越次数和调节机组的数量小于设定机组数；
例如一时段电网的负荷要求为在14:00-14:07保持300MW出力，在14:07-14:15保持350MW出力；此时段内存在1号发电机组、2号发电机组以及3号发电机组可并网发电，三台发电机组的最大出力为180WM，不可运行区间为0-40WM；振动区为70-80WM；
也就是说在14:07时刻需要将出力上调350MW；补充条件为振动区和不可运行区穿越次数小于2次、调节机组数量小于2台。
一初始方案为在14:00-14:07时，1号发电机组的出力为60MW、2号发电机组的出力为60MW以及3号发电机组的出力为180WM；根据补充条件补充，补充内容包括在14:07将1号发电机组的出力上调50MW至110MW；此时振动区和不可运行区穿越次数为1次，调节机组数量为1台，满足补充条件。需要说明的是，当补充内容存在满足补充条件的补充方案有多个时，任选其一与初始方案构成发电方案；当补充内容不存在满足当前补充条件的补充方案时，将对应的初始方案删除。
SS3：基于预设条件对第一时段的发电方案进行筛选，确认第一时段内的计划方案；
本实施例中第一时段为第二日的00：00—00:15；预设条件包括穿越振动区的总次数小于第一设定穿越次数、穿越不可运行区的总次数小于第二设定穿越次数以及发电机组调整台数；
根据当日最后时刻各发电机组的出力情况，在00：00—00:15中的多个发电方案中，随机选取一符合预设条件的发电方案作为计划方案。
SS4：根据第一时段的计划方案，在第二时段对应的多个发电方案中确认第二时段的计划方案；
在确定第一时段的计划方案后，根据第一时段最后时刻各机组的出力情况，对第二时段对应的多个发电方案进行筛选来获取第二时段的计划方案。即根据第一时段最后时刻各机组出力情况调整至第二时段最初时刻各机组出力情况的过程中，穿越振动区的总次数、启停机总次数以及穿越不可运行区的总次数，来进行筛选。筛选过程包括计算调节分，每穿越一次不可运行区计3分，每穿越一次振动区计2分，每调整一台发电机组计1分；统计每一发电方案对应的调节分，选取调节分最低的发电方案作为计划方案。
SS5：按照步骤SS4，逐一确认每一时段对应的计划方案直至当日最后的时段；
重复步骤SS4，即可获取每一时段对应的计划方案。
SS6：基于每一时段的计划方案，确认备选计划；包括：
根据备选计划，确认各级电厂的预估发电量；根据水情数据和各级电厂的预估发电量，确认每级电厂上下游水位－时间曲线；判断是否每一级电厂上下游水位－时间曲线均符合预设水位条件；若是，判断备选计划合法；若否，判断备选计划不合法。
本实施例中，所述水情数据包括当前上下游水位和降雨数据；
根据备选计划每一时段的各级电厂的预估发电量判断各级电厂的上游来水量和下游退水量，形成各级电厂对应的来水量－时间曲线、退水量－时间曲线；根据各级电厂的当前上游水位，确认每一级电厂对应的来水量和上游水位的历史规律，结合来水量-时间曲线获取上游水位—时间曲线；根据当前各级电厂和水位退水量和下游水位的历史规律，结合退水量-时间曲线获取下游水位—时间曲线；再根据上下游流域内的降雨数据和电厂的排水数据对上游水位—时间曲线和下游水位—时间曲线进行调整获取每一级电厂上下游水位—时间曲线；根据上下游水位-时间曲线判断每一时段的上下游水位，是否符合备选计划中对应时段的出力对于上下水位的要求即预设水位条件。所述预设水位条件包括上游水位高于额定水位。
SS7：根据各级电厂的水情数据，判断备选计划是否合法；
SS8：若是，确认备选方案为日发电计划；若否，调整预设条件并确认第一时段内的计划方案，重复步骤SS4—SS8；直至备选计划合法。
调整预设条件并确认第一时段内的计划方案，包括将第一设定穿越次数、第二设定穿越次数以及发电机组调整台数其中至少一项调大。
需要说明的是，当存在不可运行时段时，对不可运行时段进行汇总，并发送至电网调度中心。在一些实施例中，电网调度中心对每一时段的负荷需求进行调整，调整方式包括，将多余的负荷需求分配至其他电厂。
根据本发明的另一实施例，自动编制系统还包括通信模块，所述通信模块用于将当日的日发电计划发送至电网调度中心，以供电网调度中心批复，电网调度中心同意后回复批复通过信息至通信模块。
本实施例的具体实施过程包括：
本实施例中通过设置通信模块来与电网调度中心进行通信，上报日发电计划和接受批复通过信息。
根据本发明的另一实施例，自动编制系统还包括数据库，数据库用于存储若干约束条件、日发电计划和批复通过信息。
本实施例的具体实施过程包括：
计划编制模块在编制好日发电计划后，将其发送至数据库；通信模块发送日发电计划后，记录发送时间至数据库；并在收到批复通过信息后，将所述批复通过信息录入数据库。
需要说明的是，在处理器生成若干约束条件后，将若干约束条件发送至数据库进行存储，当电网调度中心对于日发电计划批复未通过时，计划编制模块根据若干项约束条件重新编制日发电计划，直至日发电计划批复通过。
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.流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，其特征在于：系统包括：
数据采集模块、处理器以及计划编制模块；
数据采集模块，用于采集电网生产信息、梯级电厂发电设备的设备数据以及流域的水情数据并发送至处理器；
处理器，用于根据电网生产信息、设备数据以及水情数据，获取若干项约束条件发送至计划编制模块；
计划编制模块，用于根据若干项约束条件，编制日发电计划。
2.如权利要求1所述的流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，其特征在于：所述数据采集模块包括：
电网信息采集单元、发电设备监控单元以及水情采集单元；
所述电网信息采集单元用于采集电网生产信息发送至处理器；
发电设备监控单元用于采集梯级电厂发电设备的设备数据发送至处理器，所述设备数据包括检修数据和出力区间；
水情采集单元用于采集流域的水情数据发送至处理器。
3.如权利要求2所述的流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，其特征在于：电网生产信息包括历史负荷需求数据和当日电网检修计划，处理器根据电网生产信息，获取约束条件，包括：
基于历史负荷需求数据，获取前两日负荷需求曲线；
基于前两日负荷需求曲线，确认预估负荷需求曲线；
基于当日电网检修计划，对预估负荷需求曲线进行调整获取当日负荷需求曲线；
根据当日负荷需求曲线，获取预设计时方式中每一时段对应的负荷要求作为第一约束条件。
4.如权利要求2所述的流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，其特征在于：处理器根据设备数据，获取约束条件，包括：
基于检修数据和出力区间，确认预设计时方式中梯级电厂每一时段对应的可出力范围作为第二约束条件。
5.如权利要求1-4任一项所述的流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，其特征在于：计划编制模块，根据若干项约束条件，编制日发电计划；
SS1：根据第一约束条件和第二约束条件，判断是否存在不可运行时段；
SS2：若否，根据每一时段对应的第一约束条件和第二约束条件，确认每一时段对应的多个发电方案，所述发电方案包括梯级电厂每台发电机组的出力；
SS3：基于预设条件对第一时段的发电方案进行筛选，确认第一时段内的计划方案；
SS4：根据第一时段的计划方案，在第二时段对应的多个发电方案中确认第二时段的计划方案；
SS5：按照步骤SS4，逐一确认每一时段对应的计划方案直至当日最后的时段；
SS6：基于每一时段的计划方案，确认备选计划；
SS7：根据各级电厂的水情数据，判断备选计划是否合法；
SS8：若是，确认备选方案为日发电计划；若否，调整预设条件并确认第一时段内的计划方案，重复步骤SS4—SS8；直至备选计划合法。
6.如权利要求5所述的流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，其特征在于：根据各级电厂的水情数据，判断备选计划是否合法，包括：
根据备选计划，确认各级电厂的预估发电量；
根据水情数据和各级电厂的预估发电量，确认每级电厂上下游水位－时间曲线；
判断是否每一级电厂上下游水位－时间曲线均符合预设水位条件；
若是，判断备选计划合法；
若否，判断备选计划不合法。
7.如权利要求5所述的流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，其特征在于：当存在不可运行时段时，对不可运行时段进行汇总，并发送至电网调度中心。
8.如权利要求5所述的流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，其特征在于：预设计时方式包括96点计时方式。
9.如权利要求1所述的流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，其特征在于：自动编制系统还包括通信模块，所述通信模块用于将当日的日发电计划发送至电网调度中心，以供电网调度中心批复，电网调度中心同意后回复批复通过信息至通信模块。
10.如权利要求9所述的流域梯级电厂日发电计划自动编制系统，其特征在于：自动编制系统还包括数据库，数据库用于存储若干约束条件、日发电计划和批复通过信息。
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