本發(fā)明是一種日內(nèi)梯級水電兩階段優(yōu)化調(diào)度方法，屬于日內(nèi)梯級水電兩階段優(yōu)化調(diào)度方法的創(chuàng)新技術(shù)。

背景技術(shù)：

梯級水電優(yōu)化調(diào)度是電力系統(tǒng)調(diào)度運行優(yōu)化中的技術(shù)難題，相比于火電優(yōu)化調(diào)度，水電站運行工況復(fù)雜，優(yōu)化控制過程中不僅需要銜接不同時間尺度的運行要求，還需要考慮水位控制、運行效率提升等多方面復(fù)雜目標(biāo)。特別在日內(nèi)梯級水電站運行優(yōu)化中，水位控制和運行效率提升兩大運行目標(biāo)之間的銜接更加困難。

當(dāng)前對這一技術(shù)問題的處理往往是僅能單獨處理其中某一方面矛盾，如僅考慮水位控制要求，或者僅考慮運行效率提升要求，不能綜合考慮兩方面目標(biāo)的銜接，從而使得優(yōu)化結(jié)果在實際中不可用或者不好用，嚴(yán)重影響了梯級水電在日內(nèi)調(diào)度運行優(yōu)化的水平提升。。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種日內(nèi)梯級水電兩階段優(yōu)化調(diào)度方法。本發(fā)明解決了梯級水電日內(nèi)水位控制和運行效益提升兩方面控制要求的協(xié)調(diào)問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明的日內(nèi)梯級水電兩階段優(yōu)化調(diào)度方法，基于梯級水電運行特征，構(gòu)建了小時級和15分鐘級兩個時間階段的運行優(yōu)化模型，所述方法具體包括如下步驟：

(1)以水位控制為目標(biāo)的小時級優(yōu)化；

(2)以綜合耗水率最低為目標(biāo)的15分鐘級優(yōu)化。

上述步驟(1)以水位控制為目標(biāo)的小時級優(yōu)化方法如下：

以水位控制為目標(biāo)的小時級優(yōu)化，是在日內(nèi)在較長時間范圍根據(jù)梯級水電廠來水情況以梯級水位控制為目標(biāo)對水電廠的出力進(jìn)行優(yōu)化控制，其優(yōu)化模型表述如下：

本步驟所涉及的參數(shù)變量其含義如下：

ΔT：小時級優(yōu)化的時間長度；

T_S：初始時刻位置；

N：水電站數(shù)量；

分別為水電站i在時刻t小時級優(yōu)化所得的水位計劃值、初始水位、優(yōu)化時間范圍內(nèi)天然來水導(dǎo)致的水位上升、水位控制目標(biāo)和水位控制限值；

小時級優(yōu)化中在時刻t水電站i的發(fā)電計劃；

P_t^G,H：小時級優(yōu)化中在時刻t根據(jù)短期功率預(yù)測所需要水電站分擔(dān)的電網(wǎng)功率，人工設(shè)定值；

α_i：水電站i的流量與發(fā)電量系數(shù)，反映了一定發(fā)電量下所需要的耗水量，一般為變量，本發(fā)明中由于僅是在一天內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，故取其在目標(biāo)水位下的定值；

β_i：水電站i的水位與凈流量系數(shù)，反映了一定凈流量下水位高度變化，一般為變量，本發(fā)明中由于僅是在一天內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，故取其在目標(biāo)水位下的定值；

如式(1)所示，該優(yōu)化模型中目標(biāo)函數(shù)要求在ΔT時間后，各水電站的水位應(yīng)盡量逼近水位目標(biāo)控制要求；第一約束項要求在ΔT時間范圍內(nèi)任意時刻，所有水電站出力均能滿足電網(wǎng)調(diào)節(jié)要求，也即電網(wǎng)運行約束；第二約束項要求對任意水電站i在ΔT時間范圍內(nèi)，其水位均在水位控制范圍內(nèi)，也即水電站運行約束，需要特別說明的是在約束項中表示的是水電站i上游的水電站的實際發(fā)電功率，表示上游水電的發(fā)電耗水到達(dá)下游的時間。

上述步驟(2)以綜合耗水率最低為目標(biāo)的15分鐘級優(yōu)化的方法如下：

15分鐘級優(yōu)化模型表示如下：

本步驟所涉及的參數(shù)變量其含義如下：

N：水電站數(shù)量；

15分鐘級優(yōu)化中在時刻t水電站i的發(fā)電計劃；

P_t^G,M：15分鐘級優(yōu)化中在時刻t根據(jù)超短期功率預(yù)測所需要水電站分擔(dān)的電網(wǎng)功率，人工設(shè)定值；

15分鐘級優(yōu)化中水電站i的實際水位；

15分鐘級優(yōu)化中水電站i的計劃耗水量；

如式(2)所示，該優(yōu)化問題中目標(biāo)以梯級綜合耗水量最低為目標(biāo)，由于總的發(fā)電量是一定的，所以該目標(biāo)等效于梯級綜合耗水率最低；第一約束式要求梯級所有水電站的總發(fā)電量等于水電應(yīng)承擔(dān)的發(fā)電量；第二約束式是在水位一定取其實際水位的情況下，耗水量與發(fā)電量的關(guān)系式。

上述式(2)用一次線性函數(shù)表示，部分情況下存在二次函數(shù)的可能性，故在本模型中以隱函數(shù)來表示該關(guān)系。

本發(fā)明基于梯級水電運行特征，構(gòu)建了小時級和15分鐘級兩個時間階段的運行優(yōu)化模型，解決了梯級水電日內(nèi)水位控制和運行效益提升兩方面控制要求的協(xié)調(diào)問題。本發(fā)明所提供的優(yōu)化方法，深入分析了日內(nèi)梯級水電的運行控制目標(biāo)與梯級水電運行特性相關(guān)性，通過以水位控制為目標(biāo)的小時級優(yōu)化和以綜合耗水率最低為目標(biāo)的15分鐘級優(yōu)化，在確保水位控制滿足運行控制要求的同時降低了梯級水電的綜合耗水率，提升了其運行效益。本發(fā)明是一種方便實用的日內(nèi)梯級水電兩階段優(yōu)化調(diào)度方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明的日內(nèi)梯級水電兩階段優(yōu)化調(diào)度方法，基于梯級水電運行特征，構(gòu)建了小時級和15分鐘級兩個時間階段的運行優(yōu)化模型，所述方法具體包括如下步驟：

(1)以水位控制為目標(biāo)的小時級優(yōu)化；

(2)以綜合耗水率最低為目標(biāo)的15分鐘級優(yōu)化。

上述步驟(1)以水位控制為目標(biāo)的小時級優(yōu)化如下：

規(guī)定本步驟所涉及的參數(shù)變量其含義如下：

ΔT：小時級優(yōu)化的時間長度；

T_S：初始時刻位置；

N：水電站數(shù)量；

分別為水電站i在時刻t小時級優(yōu)化所得的水位計劃值、初始水位、優(yōu)化時間范圍內(nèi)天然來水導(dǎo)致的水位上升、水位控制目標(biāo)和水位控制限值；

小時級優(yōu)化中在時刻t水電站i的發(fā)電計劃；

P_t^G,H：小時級優(yōu)化中在時刻t根據(jù)短期功率預(yù)測所需要水電站分擔(dān)的電網(wǎng)功率，人工設(shè)定值；

α_i：水電站i的流量與發(fā)電量系數(shù)，反映了一定發(fā)電量下所需要的耗水量，一般為變量，本發(fā)明中由于僅是在一天內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，故取其在目標(biāo)水位下的定值；

β_i：水電站i的水位與凈流量系數(shù)，反映了一定凈流量下水位高度變化，一般為變量，本發(fā)明中由于僅是在一天內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，故取其在目標(biāo)水位下的定值。

以水位控制為目標(biāo)的小時級優(yōu)化，是在日內(nèi)在較長時間范圍根據(jù)梯級水電廠來水情況以梯級水位控制為目標(biāo)對水電廠的出力進(jìn)行優(yōu)化控制。其優(yōu)化模型可表述如下：

如式(1)所示，該優(yōu)化模型中目標(biāo)函數(shù)要求在ΔT時間后，各水電站的水位應(yīng)盡量逼近水位目標(biāo)控制要求；約束項(1)要求在ΔT時間范圍內(nèi)任意時刻，所有水電站出力均能滿足電網(wǎng)調(diào)節(jié)要求，也即電網(wǎng)運行約束；約束項(2)要求對任意水電站i在ΔT時間范圍內(nèi)，其水位均在水位控制范圍內(nèi)，也即水電站運行約束。需要特別說明的是在約束項(2)中表示的是水電站i上游的水電站的實際發(fā)電功率，表示上游水電的發(fā)電耗水到達(dá)下游的時間。

上述模型為二次目標(biāo)凸規(guī)劃問題，能夠根據(jù)已有的商業(yè)優(yōu)化軟件包直接求解。

上述步驟(2)以綜合耗水率最低為目標(biāo)的15分鐘級優(yōu)化方法如下：

規(guī)定本步驟所涉及的參數(shù)變量其含義如下：

N：水電站數(shù)量；

15分鐘級優(yōu)化中在時刻t水電站i的發(fā)電計劃；

P_t^G,M：15分鐘級優(yōu)化中在時刻t根據(jù)超短期功率預(yù)測所需要水電站分擔(dān)的電網(wǎng)功率，人工設(shè)定值；

15分鐘級優(yōu)化中水電站i的實際水位；

15分鐘級優(yōu)化中水電站i的計劃耗水量。

15分鐘級優(yōu)化模型可以表示如下：

如式(2)所示，該優(yōu)化問題中目標(biāo)以梯級綜合耗水量最低為目標(biāo)，由于總的發(fā)電量是一定得，所以該目標(biāo)等效于梯級綜合耗水率最低；約束式(1)要求梯級所有水電站的總發(fā)電量等于水電應(yīng)承擔(dān)的發(fā)電量；約束式(2)是在水位一定取其實際水位的情況下，耗水量與發(fā)電量的關(guān)系式，一般該關(guān)系式可以用一次線性函數(shù)表示，部分情況下可能存在二次函數(shù)的可能性，故在本模型中以隱函數(shù)來表示該關(guān)系。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上步驟介紹僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。