一种梯级水电站短期优化调度方法

摘要

本发明公开了一种梯级水电站短期优化调度方法。本发明提出一种全新的适用于梯级水电短期调度弃能消纳的“平土”算法。本发明采用梯级和厂内两级协调控制的技术：对梯级各个水电站进行计算得到各水库的出库流量和发电水头；再以此为基础，利用混合整数规划，分别确定各个电厂的最优开停机计划；进而采用动态规划按照给定水量使发电量最大的目标对机组群进行负荷优化分配。同时，得到各水电站的发电流量过程之后，又可以将结果反馈给梯级系统，梯级系统以此为约束条件继续重复利用“平土”算法进行迭代计算。本发明可以显著缓解大规模水电系统的弃能矛盾，并能提高厂内机组运行与调度水平。

主权项

一种梯级水电站短期优化调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1根据径流资料以及梯级水电站的参数，建立所述梯级水电站短期优化调度的多目标优化模型；步骤2利用“平土”算法求解所述多目标优化模型的最优解，获得多个水库的出库流量和发电水头过程，其中，所述“平土”算法包括以下子步骤：(2‑1)“前推”过程，在T＝1,...,T‑1+τ_max各时间段分别对梯级水库进行向前修正，其中υ(i)是第i个水库水流到达最后一个水库的流达时间，时段t‑υ(i)末水库i的库容由初始化，然后通过迭代不断更新t‑υ(i)时段末水库i的库容，当迭代所得值满足时，则将得到最优库容其中δ为预先设定的正值，可根据经验确定迭代后与迭代初的偏差值δ，求解最优库容的线性规划问题表达为以下数学模型：$\min \left\{\underset{i\in \left\{i\right|\upsilon \left(i\right)\le t\le T+\upsilon \left(i\right)\}}{\Sigma }\right[{\mathrm{spl}}_{i,t-\upsilon \left(i\right)}+\alpha (x_{i,t-\upsilon \left(i\right)+1}^{+}+x_{i,t-\upsilon \left(i\right)+1}^{-})\left]\right\}$其中，时段t‑υ(i)的水库初库容表示为：时段t满足υ(i)≤t≤T+υ(i)；α为与偏差相关的权重系数，根据水库调节性能取值，范围为0～1.0之间，水库调节性能越大取值越大；和是水库i在时段t初与目标库容的正负偏差值；得到t‑υ(i)时段末水库的库容值之后，时段t‑υ(i)的各水库的下泄流量通过水量平衡方程求出，再根据公式${\hat{h}}_{i,t-\upsilon \left(i\right)}=0.5[z_i^{\mathrm{up}}\left(v_{i,t-\upsilon \left(i\right)}^{\mathrm{know}}\right)+z_i^{\mathrm{up}}\left({\hat{v}}_{i,t-\upsilon \left(i\right)}\right)]-z_i^{\mathrm{dn}}\left({\hat{Q}}_{i,t-\upsilon \left(i\right)}\right),$求出水库在时段t‑υ(i)的水头其中，时段t‑υ(i)的库容为：式中的在时段t‑1计算得到；(2‑2)“回拉”过程，在各时段T+τ_max、T‑1+τ_max，…，2向后修正，根据已知的时段t‑υ(i)末的库容值，对时段t‑υ(i)初的库容进行优化，其中υ(i)≤t≤T+υ(i)；(2‑3)重复所述步骤(2‑1)的“前推”过程，在各时段t＝0，1，…，T‑1+τ_max向前修正，在t＝T+υ(i)时段需要修正所述调度期末的库容值以减少弃水；步骤3将获得的所述出库流量和所述发电水头过程作为厂内水电机组群的计算边界条件，建立混合整数规划模型，获得所述厂内水电机组群的最优开停机计划；步骤4采用动态规划按照给定水量发电量最大化的目标对所述厂内水电机组群进行负荷优化分配；步骤5根据获得的所述厂内水电机组群优化运行结果更新整个水电站的发电流量上下限，反馈给上级系统，梯级水电调度以此为约束条件，再执行所述步骤2，如此反复迭代直到整个梯级水电站的弃水减小到最小和厂内发电效益最大，最终获得一体化梯级和厂内最优发电计划。