本發(fā)明屬于水庫調(diào)度模型，更具體地，涉及一種評估水庫調(diào)度模型中發(fā)電量和調(diào)峰目標的競爭關(guān)系的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著我國持續(xù)推動能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源裝機規(guī)模持續(xù)擴大。然而，新能源的間歇性、隨機性和波動性對電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力提出更高要求。電網(wǎng)調(diào)峰是提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的主要舉措，是推動新能源大規(guī)模高比例發(fā)展的關(guān)鍵支撐，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要內(nèi)容。

2、調(diào)峰是電力系統(tǒng)運行的重要任務(wù)，新能源并入電網(wǎng)也同樣引發(fā)了調(diào)峰難題。水電機組因快速的啟停能力、爬坡能力以及深度調(diào)峰能力，一直是電力系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)調(diào)峰電源。當(dāng)前能源系統(tǒng)火電仍然處于電源側(cè)主導(dǎo)地位，水電出力后的剩余負荷一般由火電承擔(dān)，剩余負荷保持平滑可以有效避免火電機組的頻繁啟停，有利于火電經(jīng)濟運行，并保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行。針對水電出力后的電網(wǎng)剩余負荷的調(diào)峰問題一直備受關(guān)注。

3、傳統(tǒng)梯級水電站優(yōu)化調(diào)度通常采用發(fā)電量最大目標函數(shù)，由于水庫群的綜合效益包括防洪、發(fā)電、供水、航運、調(diào)峰各個方面，水庫群調(diào)度需要盡量滿足水資源的綜合利用需求，目前關(guān)于水庫(群)的單目標或多目標調(diào)度研究廣泛，研究模型考慮了調(diào)峰或發(fā)電單目標，或者在多目標中同時考慮。然而發(fā)電量最大目標與調(diào)峰目標二者的競爭或協(xié)同關(guān)系不明，也缺乏工程實際案例的應(yīng)用分析。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提出了一種評估水庫調(diào)度模型中調(diào)峰和電量最大目標間競爭關(guān)系的方法，其通過對比了以剩余負荷均方差最小為目標的調(diào)峰模型和以發(fā)電量最大為目標的電量模型，能夠有效評估中長期調(diào)度中發(fā)電量和調(diào)峰目標之間的競爭協(xié)同關(guān)系。

2、為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種評估水庫調(diào)度模型中發(fā)電量和調(diào)峰目標的競爭關(guān)系的方法，包括：

3、構(gòu)建以剩余負荷均方差最小為目標函數(shù)的梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型；

4、構(gòu)建以發(fā)電量最大為目標函數(shù)的梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型；

5、根據(jù)梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型和梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型計算得到梯級電站調(diào)度策略，并在按照梯級電站調(diào)度策略調(diào)度過程中，統(tǒng)計梯級水電站發(fā)電量和剩余負荷均方差；

6、歸一化梯級水電站發(fā)電量和剩余負荷均方差，根據(jù)歸一化后的梯級水電站發(fā)電量和剩余負荷均方差進行水庫調(diào)度調(diào)峰和電量最大目標間競爭關(guān)系的評估。

7、在一些可選的實施方案中，所述梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型為：其中，f1為在出力優(yōu)化之后的剩余負荷均方差，i和t分別為電站編號以及調(diào)度時段數(shù)，n為梯級電站數(shù)，t為總時段數(shù)，nt為第t時段水火電系統(tǒng)總負荷，nt'為第t時段水火電系統(tǒng)剩余負荷，pi,t表示i水庫t時段的電站出力。

8、在一些可選的實施方案中，所述梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型為：f2為系統(tǒng)總發(fā)電量，n為梯級電站數(shù)，t為調(diào)度時段，t為總時段數(shù)，pi,t為i水庫t時段的電站出力，δt表示t時段的時段長。

9、在一些可選的實施方案中，所述根據(jù)梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型和梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型計算得到梯級電站調(diào)度策略，包括：

10、求解選定一個目標水庫進行優(yōu)化調(diào)度，假定其余水庫狀態(tài)不變，通過逐次逼近動態(tài)規(guī)劃嵌套離散微分動態(tài)規(guī)劃算法對梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型和梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型進行計算，其中，梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型和梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型的輸入均包括水庫水位、庫容、發(fā)電系數(shù)、最大流量、最小流量、水庫的上下游關(guān)系及入流信息，所述梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型的輸入還包括系統(tǒng)負荷；

11、更新目標水庫的運行狀態(tài)，重復(fù)所述求解選定一個目標水庫進行優(yōu)化調(diào)度，假定其余水庫狀態(tài)不變，通過逐次逼近動態(tài)規(guī)劃嵌套離散微分動態(tài)規(guī)劃算法對梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型和梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型進行計算的步驟，依次對每個水庫尋優(yōu)，循環(huán)求解并更新各個水庫的運行狀態(tài)，直至梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型和梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型的目標函數(shù)穩(wěn)定不變，得到梯級電站調(diào)度策略。

12、在一些可選的實施方案中，所述梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型輸入的系統(tǒng)負荷包括接入梯級水電站和火電站的總負荷。

13、在一些可選的實施方案中，所述梯級電站調(diào)度策略包括：梯級水電站水位和控制期內(nèi)各個水庫上游水位、各個電站出力、系統(tǒng)剩余負荷的變化過程。

14、在一些可選的實施方案中，所述根據(jù)歸一化后的梯級水電站發(fā)電量和剩余負荷均方差進行水庫調(diào)度調(diào)峰和電量最大目標間競爭關(guān)系的評估，包括：

15、根據(jù)水文頻率分析方法得到梯級水庫的豐、平、枯典型年，將梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型和梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型計算得到的典型年梯級水電站剩余負荷均方差和梯級水電站發(fā)電量進行對比分析，將逐年剩余負荷均方差和梯級水電站發(fā)電量進行歸一化處理以評估梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型和梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型的目標函數(shù)在梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度中的關(guān)系。

16、在一些可選的實施方案中，由進行剩余負荷均方差歸一化，其中，均方差越小說明剩余負荷越平穩(wěn)，α為均一化均方差值，范圍為0～1，越靠近1表明效果越好，f1為逐年剩余負荷均方差，f1max為所有年份中最大的剩余負荷均方差，f1min為所有年份中最小的剩余負荷均方差。

17、在一些可選的實施方案中，由歸一化梯級水電站發(fā)電量，其中，梯級水電站發(fā)電量越大越好，β為均一化梯級水電站發(fā)電量值，范圍為0～1，越靠近1表明效果越好，f2為逐年梯級水電站發(fā)電量，f2max為所有年份中最大的梯級水電站發(fā)電量，f2min為所有年份中最小的梯級水電站發(fā)電量。

18、按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述任一項所述方法的步驟。

19、總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

20、本申請?zhí)峁┑脑u估新能源消納對水庫群運行水位影響的方法包括以下步驟：構(gòu)建以剩余負荷均方差最小為目標函數(shù)的梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型；構(gòu)建以發(fā)電量最大為目標函數(shù)的梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型；根據(jù)梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型和電量模型計算得到梯級水電站水位和控制期內(nèi)各個水庫上游水位、各個電站出力、系統(tǒng)剩余負荷的變化過程等梯級電站調(diào)度策略，根據(jù)調(diào)度過程統(tǒng)計梯級水電站發(fā)電量和剩余負荷均方差；歸一化調(diào)度調(diào)峰模型和電量計算得到的梯級電站發(fā)電量和剩余負荷均方差，根據(jù)均方差歸一化結(jié)果進行水庫調(diào)度調(diào)峰和電量最大目標間競爭關(guān)系的評估。本申請?zhí)峁┑脑u估水庫調(diào)度模型中發(fā)電量和調(diào)峰目標的競爭關(guān)系的方法通過比對以剩余負荷均方差最小為目標的調(diào)峰模型和以發(fā)電量最大為目標的電量模型，能夠合理有效地評估水庫調(diào)度模型中發(fā)電量和調(diào)峰目標的競爭關(guān)系。

技術(shù)特征：

1.一種評估水庫調(diào)度模型中發(fā)電量和調(diào)峰目標的競爭關(guān)系的方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型為：其中，f1為在出力優(yōu)化之后的剩余負荷均方差，i和t分別為電站編號以及調(diào)度時段數(shù)，n為梯級電站數(shù)，t為總時段數(shù)，nt為第t時段水火電系統(tǒng)總負荷，nt'為第t時段水火電系統(tǒng)剩余負荷，pi,t表示i水庫t時段的電站出力。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型為：f2為系統(tǒng)總發(fā)電量，n為梯級電站數(shù)，t為調(diào)度時段，t為總時段數(shù)，pi,t為i水庫t時段的電站出力，δt表示t時段的時段長。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型和梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型計算得到梯級電站調(diào)度策略，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型輸入的系統(tǒng)負荷包括接入梯級水電站和火電站的總負荷。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述梯級電站調(diào)度策略包括：梯級水電站水位和控制期內(nèi)各個水庫上游水位、各個電站出力、系統(tǒng)剩余負荷的變化過程。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)歸一化后的梯級水電站發(fā)電量和剩余負荷均方差進行水庫調(diào)度調(diào)峰和電量最大目標間競爭關(guān)系的評估，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，由進行剩余負荷均方差歸一化，其中，均方差越小說明剩余負荷越平穩(wěn)，α為均一化均方差值，范圍為0～1，越靠近1表明效果越好，f1為逐年剩余負荷均方差，f1max為所有年份中最大的剩余負荷均方差，f1min為所有年份中最小的剩余負荷均方差。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，由歸一化梯級水電站發(fā)電量，其中，梯級水電站發(fā)電量越大越好，β為均一化梯級水電站發(fā)電量值，范圍為0～1，越靠近1表明效果越好，f2為逐年梯級水電站發(fā)電量，為所有年份中最大的梯級水電站發(fā)電量，為所有年份中最小的梯級水電站發(fā)電量。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1至9任一項所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種評估水庫調(diào)度模型中發(fā)電量和調(diào)峰目標的競爭關(guān)系的方法，屬于水庫調(diào)度模型技術(shù)領(lǐng)域，包括：構(gòu)建以剩余負荷均方差最小為目標函數(shù)的梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度調(diào)峰模型；構(gòu)建以發(fā)電量最大為目標函數(shù)的梯級水電站中長期優(yōu)化調(diào)度電量模型；根據(jù)調(diào)峰模型和電量模型計算得到梯級電站調(diào)度策略，根據(jù)調(diào)度過程統(tǒng)計梯級水電站發(fā)電量和剩余負荷均方差；歸一化梯級電站發(fā)電量和剩余負荷均方差，根據(jù)均方差歸一化結(jié)果進行水庫調(diào)度調(diào)峰和電量最大目標間競爭關(guān)系的評估。本申請通過比對以剩余負荷均方差最小為目標的調(diào)峰模型和以發(fā)電量最大為目標的電量模型，能夠合理有效地評估水庫調(diào)度模型中發(fā)電量和調(diào)峰目標的競爭關(guān)系。

技術(shù)研發(fā)人員：魏艷清,柳迪,許偉杰,吳紅峰,劉建鋒,陳飛松,嚴星
受保護的技術(shù)使用者：華電（古田）抽水蓄能有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19