為目標(biāo)，利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行固定機(jī)組間的負(fù)荷優(yōu)化分配，得到當(dāng) 前水頭和機(jī)組組合下的最優(yōu)負(fù)荷分配方案。根據(jù)動(dòng)態(tài)規(guī)劃最優(yōu)化原理建立的順向遞推方程 組如下：
[00巧]
[005引其中，巧j表示水電站i的1~j號(hào)機(jī)組的總負(fù)荷；QFu化J，Hi)表示水電站i的j號(hào)機(jī)組在負(fù)荷Pi，j、水頭Hi下的發(fā)電流量；I，//,)表不水電站i的1~j號(hào)機(jī)組在 總負(fù)荷水頭Hi下進(jìn)行負(fù)荷優(yōu)化分配時(shí)的總發(fā)電流量；
[0057] (2-3)重復(fù)步驟（2-2)，遍歷求解所有離散水頭和機(jī)組組合條件下的水電站最優(yōu) 負(fù)荷分配方案，即經(jīng)濟(jì)運(yùn)行總表，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)備用。
[005引固定機(jī)組組合下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行總表即為水電站全特性空間曲面，其實(shí)現(xiàn)了對(duì)水電站 水頭、出力與最優(yōu)發(fā)電流量間函數(shù)映射關(guān)系的精確描述。在梯級(jí)負(fù)荷分配過(guò)程中，W水電 站作為基本計(jì)算單元，根據(jù)水電站全特性空間曲面中水頭~出力~最優(yōu)發(fā)電流量的=維關(guān) 系，結(jié)合插值方法，直接確定某水頭下水電站出力對(duì)應(yīng)的最優(yōu)發(fā)電流量，從而避免了頻繁 的機(jī)組組合運(yùn)算，在保證求解精度的前提下，有效提高計(jì)算效率。
[0059] 步驟3根據(jù)水電站各機(jī)組的振動(dòng)區(qū)，運(yùn)用組合理論，推求水電站的組合振動(dòng)區(qū)。計(jì) 算水電站的組合振動(dòng)區(qū)具體包括W下子步驟：
[0060] (3-1)W-定步長(zhǎng)對(duì)水電站的運(yùn)行水頭范圍進(jìn)行離散，并確定所有可能的機(jī)組組 合。選擇某一固定的水頭和機(jī)組組合進(jìn)行機(jī)組振動(dòng)區(qū)組合，設(shè)水電站i的機(jī)組j的出力上 下限分別為其振動(dòng)區(qū)VAu為：
[0061]
[006引其中，Mu表示水電站i的機(jī)組j的振動(dòng)區(qū)的個(gè)數(shù)；私、；^分別表示水電站i的機(jī)組j的第k個(gè)振動(dòng)區(qū)的上下限；
[006引 （3-。將水電站i的機(jī)組j的振動(dòng)區(qū)VAu取補(bǔ)集，得到其出力可行域Fu為：
[0064]
[0065] (3-3)取水電站i的x，y兩臺(tái)機(jī)組，對(duì)其出力可行域進(jìn)行交叉組合運(yùn)算，得到該兩 臺(tái)機(jī)組的組合可行域?yàn)椋?br>[0066]
[0067] (3-4)對(duì)步驟（3-3)中的兩臺(tái)機(jī)組的組合可行域取補(bǔ)集，得到兩臺(tái)機(jī)組的組 合振動(dòng)區(qū)；
[0068] (3-5)將上述兩臺(tái)機(jī)組視為一臺(tái)機(jī)組，與當(dāng)前機(jī)組組合中余下的機(jī)組進(jìn)行振動(dòng)區(qū) 組合運(yùn)算，重復(fù)上述步驟（3-1)~（3-4)，直到遍歷所有的機(jī)組，即得到該水頭和機(jī)組組合 下的水電站組合振動(dòng)區(qū)；
[0069] (3-6)重復(fù)上述步驟（3-1)~（3-5)，遍歷求解所有離散水頭和機(jī)組組合下的水電 站組合振動(dòng)區(qū)結(jié)果，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)備用。在梯級(jí)負(fù)荷分配過(guò)程中，根據(jù)當(dāng)前水頭和機(jī)組組 合，在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找對(duì)應(yīng)的水電站組合振動(dòng)區(qū)，用W直接推求水電站的出力可行域，并對(duì)振 動(dòng)區(qū)約束進(jìn)行處理，能夠提高模型的計(jì)算捜索效率，同時(shí)保證水電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
[0070] 步驟4根據(jù)上述步驟2得到的水電站全特性空間曲面和上述步驟3得到的水電站 組合振動(dòng)區(qū)，運(yùn)用差分進(jìn)化算法進(jìn)行梯級(jí)負(fù)荷分配模型求解。圖2所示為本發(fā)明求解梯級(jí) 負(fù)荷分配模型的流程圖，具體包括W下子步驟：
[0071] (4-1)初始化計(jì)算條件。設(shè)置梯級(jí)總負(fù)荷曲線、各水電站初始水位、入庫(kù)流量過(guò)程 和機(jī)組檢修計(jì)劃等條件，并完成各水電站的水位庫(kù)容曲線、下游水位流量曲線和機(jī)組饑明 曲線等相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的初始化；
[0072] (4-2)初始化差分進(jìn)化算法。設(shè)置差分進(jìn)化算法的種群規(guī)模、最大迭代次數(shù)、變異 因子和交叉因子等參數(shù)，并隨機(jī)初始化種群P，種群P中的每個(gè)個(gè)體代表調(diào)度期內(nèi)各時(shí)段梯 級(jí)總負(fù)荷在各水電站中的分配方案；
[0073] (4-3)對(duì)種群P中的個(gè)體進(jìn)行約束處理，對(duì)于違反上述約束條件公式（2)~（7)的 個(gè)體進(jìn)行修正，將破壞約束的個(gè)體修正至約束邊界。特別地，采用水電站組合振動(dòng)區(qū)處理振 動(dòng)區(qū)約束，若存在出力處于振動(dòng)區(qū)范圍內(nèi)，且出力大于振動(dòng)區(qū)上下限的平均值時(shí)，則將出力 修正至振動(dòng)區(qū)上限，否則將出力修正至振動(dòng)區(qū)下限；
[0074] (4-4)對(duì)種群P進(jìn)行變異操作生成種群P1，并對(duì)種群P1中的個(gè)體重復(fù)步驟（4-3) 的約束處理操作.
[00巧](4-5)對(duì)種群P和P1進(jìn)行交叉操作生成種群P2,并對(duì)種群P2中的個(gè)體重復(fù)步驟 (4-3)的約束處理操作；
[0076] (4-6)計(jì)算種群P和P2中個(gè)體的適應(yīng)度。種群P和P2中的個(gè)體代表了調(diào)度期內(nèi) 各時(shí)段各水電站的出力，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的水電站全特性空間曲面數(shù)據(jù)，結(jié)合插值方法， 求得出力對(duì)應(yīng)的最優(yōu)發(fā)電流量，然后依據(jù)公式（1)，計(jì)算出當(dāng)前負(fù)荷分配方案對(duì)應(yīng)的梯級(jí)總 蓄能，即個(gè)體的適應(yīng)度；
[0077] (4-7)根據(jù)差分進(jìn)化算法的貪婪策略進(jìn)行選擇操作，將變異前的種群P和變異后 的種群P2中相同編號(hào)的個(gè)體進(jìn)行對(duì)比，選擇適應(yīng)度值大的個(gè)體進(jìn)入下一代種群，然后更新 種群P;
[0078] (4-8)判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)，是則將種群P中適應(yīng)度最大的個(gè)體作 為最優(yōu)梯級(jí)負(fù)荷分配方案輸出，否則迭代次數(shù)加1，然后執(zhí)行步驟（4-4)。
[0079] 步驟5將步驟4中得到的最優(yōu)梯級(jí)負(fù)荷分配方案下發(fā)至各水電站，由各水電站利 用成熟的廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方法，在滿足水電站和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，合理地組織發(fā) 電生產(chǎn)，制定水電站的最優(yōu)運(yùn)行方式。
[0080] 本發(fā)明實(shí)施例W雅蒼江下游梯級(jí)水電站為例，對(duì)電網(wǎng)下達(dá)的梯級(jí)總負(fù)荷進(jìn)行經(jīng)濟(jì) 分配，W體現(xiàn)本發(fā)明的效果。在本發(fā)明實(shí)施例中，雅蒼江下游梯級(jí)水電站包括錦屏一級(jí)、錦 屏二級(jí)和官地S級(jí)水電站，均為國(guó)家電網(wǎng)直調(diào)電站。選取某日實(shí)際運(yùn)行工況，錦屏一級(jí)、錦 屏二級(jí)、官地的日初水位分別為；1800. 97m、1643. 26m和1326. 64m，各水電站均無(wú)機(jī)組檢修 計(jì)劃。圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例錦屏一級(jí)入庫(kù)流量過(guò)程示意圖，圖4所示為本發(fā)明實(shí)施例 雅蒼江下游梯級(jí)負(fù)荷分配結(jié)果圖，圖5(a)~5(c)所示為本發(fā)明實(shí)施例各水電站實(shí)際出力 過(guò)程和計(jì)算出力過(guò)程示意圖，圖6(a)~6(c)為本發(fā)明實(shí)施例各水電站計(jì)算水位過(guò)程和下 泄流量過(guò)程示意圖。
[008。 按圖1所示的流程，本發(fā)明實(shí)施例包括W下步驟：
[0082]步驟1W錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)和官地水電站為調(diào)度對(duì)象，建立W梯級(jí)總蓄能最大 為目標(biāo)的梯級(jí)負(fù)荷分配模型，并確定梯級(jí)和各水電站的約束條件。
[008引步驟2根據(jù)各水電站各機(jī)組的動(dòng)力特性，分別進(jìn)行全特性空間曲面建模，得到各 水電站的動(dòng)力特性。W錦屏一級(jí)水電站為例，其在機(jī)組全開時(shí)的全特性空間曲面圖如圖7 所示。
[0084] 步驟3根據(jù)各水電站各機(jī)組的振動(dòng)區(qū)，推求各水電站的組合振動(dòng)區(qū)。
[0085]步驟4根據(jù)步驟2得到的各水電站的全特性空間曲面和步驟3得到的各水電站組 合振動(dòng)區(qū)，運(yùn)用差分進(jìn)化算法，按照?qǐng)D2所示的流程圖進(jìn)行梯級(jí)負(fù)荷分配計(jì)算，具體包括W 下子步驟：
[0086] (4-1)初始化計(jì)算條件，包括梯級(jí)總負(fù)荷曲線、各水電站初始水位、入庫(kù)流量過(guò)程 和機(jī)組檢修計(jì)劃等條件，并初始化各水電站的水位庫(kù)容曲線、下游水位流量曲線、機(jī)組饑明 曲線等相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0087] (4-2)設(shè)置差分進(jìn)化算法的種群規(guī)模為30、最大迭代次數(shù)為50,由混濁算子生成 縮放因子，并自適應(yīng)調(diào)整交叉因子。隨機(jī)初始化種群P，種群P中的每個(gè)個(gè)體代表錦屏一級(jí)、 錦屏二級(jí)和官地水電站在調(diào)度期內(nèi)各時(shí)段的出力值；
[0088] (4-3)對(duì)種群P中的個(gè)體進(jìn)行約束處理，對(duì)于違反約束的個(gè)體進(jìn)行修正；
[0089] (4-4)對(duì)種群P進(jìn)行變異操作生成種群P1，并對(duì)種群P1中的個(gè)體重復(fù)步驟（4-3) 的約束處理操作.
[0090] (4-5)對(duì)種群P和P1進(jìn)行交叉操作生成種群P2,并對(duì)種群P2中的個(gè)體重復(fù)步驟 (4-3)的約束處理操作；
[0091] (4-6)結(jié)合各水電站全特性空間曲面，計(jì)算種群P和P2中每個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度，即梯 級(jí)總蓄能；
[0092] (4-7)根據(jù)差分進(jìn)化算法的貪婪策略，進(jìn)行選擇操作，將種群P和種群P2中相同編 號(hào)的個(gè)體進(jìn)行對(duì)比，選擇適應(yīng)度值大的個(gè)體進(jìn)入下一代種群，然后更新種群P;
[0093] (4-8)判斷是否達(dá)到預(yù)設(shè)的最大迭代次數(shù)，是則將種群P中適應(yīng)度最大的個(gè)體作 為最優(yōu)梯級(jí)負(fù)荷分配方案輸出，否則迭代次數(shù)加1，然后執(zhí)行步驟（4-4)。
[0094] 步驟5將最優(yōu)梯級(jí)負(fù)荷分配方案下達(dá)至各水電站，由各水電站通過(guò)廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 方法制定其最優(yōu)運(yùn)行方式。
[0095] 采用雅蒼江下游梯級(jí)水電站某日實(shí)際運(yùn)行資料進(jìn)行梯級(jí)負(fù)荷分配計(jì)算，經(jīng)計(jì)算得 到的梯級(jí)總蓄能為4889. 56萬(wàn)kW，而實(shí)際梯級(jí)總蓄能為4455. 13萬(wàn)kW，優(yōu)化幅度為9. 75%， 該表明通過(guò)梯級(jí)負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配能夠充分發(fā)揮水電站間的調(diào)節(jié)補(bǔ)償效益，實(shí)現(xiàn)水能資源的充 分利用。圖4顯示，錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)和官地水電站的總出力滿足國(guó)家電網(wǎng)對(duì)于雅蒼江下 游梯級(jí)的負(fù)荷要求。從圖5(a)~5(c