，0-1整數(shù)。
[0089] 在每個(gè)水頭可變區(qū)間離散的基礎(chǔ)上，選定每個(gè)水頭離散區(qū)間內(nèi)的代表水頭，采用 分段線性方法描述該代表水頭下的機(jī)組動(dòng)力特性，實(shí)現(xiàn)機(jī)組動(dòng)力特性隨水頭變化，如圖1 所示。計(jì)算公式如下：
[0091] 式中：為機(jī)組i第η個(gè)水頭離散區(qū)間的代表水頭對(duì)應(yīng)的機(jī)組動(dòng)力特性曲 線；為機(jī)組i第η個(gè)水頭離散區(qū)間的代表水頭對(duì)應(yīng)的機(jī)組動(dòng)力特性曲線的出力起始點(diǎn)， Mff ; C為機(jī)組i第η個(gè)水頭離散區(qū)間的代表水頭對(duì)應(yīng)的機(jī)組動(dòng)力特性曲線的第1個(gè)流量離 散分段的斜率，Mff/m3/S ; Δ qi t l為機(jī)組i在t時(shí)段第1個(gè)流量離散分段的發(fā)電流量m3/s ; 逐、Q1分別為機(jī)組i的機(jī)組動(dòng)力特性曲線的發(fā)電流量上、下限，m3/s ; 為機(jī)組i第1個(gè) 流量尚散分段的發(fā)電流量上限，m3/s ; ω ^ til為機(jī)組i在t時(shí)段第1個(gè)流量尚散分段的發(fā)電 流量控制變量，0-1整數(shù)，若其發(fā)電流量超過第1個(gè)流量離散分段，ω^=1，否則，CO1^1=0〇
[0092] 機(jī)組限制運(yùn)行區(qū)是發(fā)電水頭的函數(shù)，多個(gè)不規(guī)則限制運(yùn)行區(qū)增加了廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度 建模的難度，同時(shí)，引起解空間的不連續(xù)性，增加了求解難度。機(jī)組限制運(yùn)行區(qū)線性化分為 兩步：1)預(yù)處理；2)水頭關(guān)聯(lián)描述。預(yù)處理過程假設(shè)限制運(yùn)行區(qū)邊界為水頭的線性函數(shù)，選 擇合適的水頭區(qū)間分界點(diǎn)，保證每個(gè)水頭離散區(qū)間內(nèi)限制運(yùn)行區(qū)邊界函數(shù)為單調(diào)函數(shù)。對(duì) 于每個(gè)水頭區(qū)間，根據(jù)水頭離散分界點(diǎn)，生成與水頭無關(guān)的限制運(yùn)行區(qū)邊界，即矩形限制運(yùn) 行區(qū)，如圖2所示。
[0093] 限制運(yùn)行區(qū)上邊界表達(dá)：
[0097] 式中：為機(jī)組i第η個(gè)離散水頭區(qū)間第nub個(gè)矩形限制運(yùn)行區(qū)的上邊界， 麗；FWiU、分別為機(jī)組i第η個(gè)水頭離散區(qū)間第nub個(gè)矩形限制運(yùn)行區(qū)的上邊界 左、右端點(diǎn)值，Mff，分別與水頭離散區(qū)間分界點(diǎn)Hn i，Hn對(duì)應(yīng)；分別為機(jī)組i第η 個(gè)水頭離散區(qū)間第nub個(gè)矩形限制運(yùn)行區(qū)的上邊界函數(shù)系數(shù)。
[0098] 同理，限制運(yùn)行區(qū)下邊界表達(dá)：
[0102] 式中：為機(jī)組i第η個(gè)水頭離散區(qū)間第nub個(gè)矩形限制運(yùn)行區(qū)的下邊界， 麗；HWU分別為機(jī)組i第η個(gè)水頭離散區(qū)間第nub個(gè)矩形限制運(yùn)行區(qū)的下邊界 左、右端點(diǎn)值，MW，分別與水頭離散區(qū)間分界點(diǎn)Hn D Hn對(duì)應(yīng)；辦二、坪二6分別為機(jī)組i第η 個(gè)水頭離散區(qū)間第nub個(gè)矩形限制運(yùn)行區(qū)的下邊界函數(shù)系數(shù)。
[0103] 對(duì)每一水頭離散區(qū)間[Hn i，Hn)，根據(jù)機(jī)組出力范圍及矩形限制運(yùn)行區(qū)生成機(jī)組可 運(yùn)行區(qū)，其邊界表達(dá)公式如下：
[0105] 式中：；Fu、E\f分別為機(jī)組i在第η個(gè)水頭離散區(qū)間第f個(gè)可運(yùn)行區(qū)的上、下邊 界，MW。
[0106] 對(duì)于水頭離散區(qū)間，引入可運(yùn)行區(qū)控制變量標(biāo)識(shí)機(jī)組可運(yùn)行區(qū)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組多個(gè)可 運(yùn)行區(qū)線性建模，實(shí)現(xiàn)機(jī)組可運(yùn)行區(qū)隨水頭動(dòng)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)機(jī)組限制運(yùn)行區(qū)的線性化建模， 線性化表達(dá)如下：
[0108] 式中：rlit,f為機(jī)組i在t時(shí)段第f個(gè)可運(yùn)行區(qū)控制變量，0-1整數(shù)；δ i為限制運(yùn)行 區(qū)誤差控制變量，Mff ;M為懲罰系數(shù)。
[0109] 圖3是廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度總體求解示意圖。根據(jù)上述思想，一種考慮不規(guī)則限制運(yùn)行 區(qū)的水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，按照下述步驟（1)-(9)予以實(shí)現(xiàn)：
[0110] (1)利用水電站內(nèi)各機(jī)組動(dòng)力特性，采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，對(duì)水電站可能承擔(dān)的任何 負(fù)荷，確定工作機(jī)組的最優(yōu)臺(tái)數(shù)、組合及啟停次序，以及機(jī)組間負(fù)荷的最優(yōu)分配，生成水電 站全廠最優(yōu)動(dòng)力特性；
[0111] (2)根據(jù)電站入庫流量和給定負(fù)荷和全廠最優(yōu)動(dòng)力特性，利用"以電定水"原則估 計(jì)發(fā)電水頭變化區(qū)間[H_，HniaJ ;
[0112] (3)根據(jù)精度要求將發(fā)電水頭變化區(qū)間[H_，H_]離散成N段，即 Hm =H <ηΗ <?.<Η" = Η ·,
[0113] (4)分段線性化水位-庫容關(guān)系和尾水位-泄量關(guān)系，實(shí)現(xiàn)機(jī)組發(fā)電水頭的線性 化；
[0114] (5)引入0-1整數(shù)變量指示水頭離散區(qū)間，實(shí)現(xiàn)機(jī)組發(fā)電水頭的離散化線性；
[0115] (6)選定水頭離散區(qū)間內(nèi)的代表水頭，分段線性化表達(dá)該水頭下的機(jī)組動(dòng)力特性， 實(shí)現(xiàn)隨水頭變化機(jī)組動(dòng)力特性的線性建模；
[0116] (7)預(yù)處理機(jī)組限制運(yùn)行區(qū)，生成矩形機(jī)組可運(yùn)行區(qū)；
[0117] (8)實(shí)現(xiàn)機(jī)組可運(yùn)行區(qū)與水頭線性建模；
[0118] (9)采用分枝定界方法求解，生成水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案。
[0119] 現(xiàn)以位于貴州烏江干流第七級(jí)的"黔電送粵"的標(biāo)志性工程和"西電東送"的骨干 支撐電源點(diǎn)構(gòu)皮灘水電站為例，從機(jī)組出力過程、機(jī)組開停機(jī)組合、電站水頭變化、機(jī)組#2 振動(dòng)區(qū)躲避4個(gè)方面驗(yàn)證其廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度效益。圖4是機(jī)組出力過程圖。表1是開停機(jī)組 合表。圖5是電站發(fā)電水頭變化。圖6(a)是機(jī)組#2出力過程（矩形機(jī)組限制運(yùn)行區(qū)）。 圖6 (b)是機(jī)組#2出力過程（不規(guī)則機(jī)組限制運(yùn)行區(qū)）。
[0120] 優(yōu)化計(jì)算得到構(gòu)皮灘水電站全天耗水量為1. 26 X 10sm3。
[0121] 機(jī)組出力過程如圖4所示，在3:00~9:00電站承擔(dān)負(fù)荷變化較大，電站出庫流 量變化范圍大，導(dǎo)致發(fā)電水頭變化劇烈，使得機(jī)組振動(dòng)區(qū)頻繁變化，因此機(jī)組出力不規(guī)則變 化。在10:00~24:00電站承擔(dān)負(fù)荷平穩(wěn)，機(jī)組出力也相對(duì)平穩(wěn)。
[0122] 機(jī)組開停機(jī)組合如表1所示，5臺(tái)機(jī)組全天開機(jī)，無停機(jī)時(shí)段。
[0123] 電站發(fā)電水頭如圖5所示，電站日內(nèi)水頭位于164. 59m~169. 85m，與估算水頭十 分接近，日內(nèi)變幅高達(dá)5. 26m。構(gòu)皮灘為多年調(diào)節(jié)水庫，壩前水位日內(nèi)變幅很小，其水頭與出 庫流量密切相關(guān)，在1:00電站負(fù)荷需求高，出庫流量大，尾水位高，使得該時(shí)段發(fā)電水頭較 低，為164. 59m ;在6:00電站負(fù)荷需求低，出庫流量小，尾水位低，使得該時(shí)段發(fā)電水頭高， 為 169. 85m。
[0124] 在機(jī)組#2振動(dòng)區(qū)躲避方面，機(jī)組動(dòng)力特性及限制運(yùn)行區(qū)不隨水頭變化為水頭取 為164m時(shí)所對(duì)應(yīng)值。將優(yōu)化計(jì)算得到的發(fā)電流量、開停機(jī)耗水流量作為輸入條件，計(jì)算機(jī) 組實(shí)際出力過程，由6(a)可知：機(jī)組出力在4:00落入限制運(yùn)行區(qū)，不滿足實(shí)際運(yùn)行要求。 由6(b)可知：機(jī)組出力全天均未落入限制運(yùn)行區(qū)。綜上所述，本專利方法可兼顧隨水頭變 化機(jī)組動(dòng)力特性和不規(guī)則限制運(yùn)行區(qū)，實(shí)現(xiàn)水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度最優(yōu)運(yùn)行。
[0125] 表 1
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【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種考慮不規(guī)則限制運(yùn)行區(qū)的水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，其特征在于如下步驟： (1)利用水電站內(nèi)各機(jī)組動(dòng)力特性，采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法，對(duì)水電站可能承擔(dān)的任何負(fù) 荷，確定工作機(jī)組的最優(yōu)臺(tái)數(shù)、組合及啟停次序，以及機(jī)組間負(fù)荷的最優(yōu)分配，生成水電站 全廠最優(yōu)動(dòng)力特性，其描述了水電站出力、發(fā)電流量和發(fā)電水頭三者之間的關(guān)系； ⑵根據(jù)電站入庫流量和給定負(fù)荷和全廠最優(yōu)動(dòng)力特性，利用"以電定水"原則估計(jì)發(fā) 電水頭變化區(qū)間分別為最小發(fā)電水頭和最大發(fā)電水頭； (3) 根據(jù)精度要求將發(fā)電水頭變化區(qū)間離散成N段，即，其中，η取值范圍1到N，Hn表示第η個(gè)水頭離散區(qū)間分界點(diǎn)； (4) 分段線性化水位-庫容關(guān)系和尾水位-泄量關(guān)系，實(shí)現(xiàn)機(jī)組發(fā)電水頭的線性化； (5) 引入0-1整數(shù)變量指示水頭離散區(qū)間，實(shí)現(xiàn)機(jī)組發(fā)電水頭的離散化線性； (6) 選定水頭離散區(qū)間內(nèi)的代表水頭，分段線性化表達(dá)該水頭下的機(jī)組動(dòng)力特性，實(shí)現(xiàn) 隨水頭變化機(jī)組動(dòng)力特性的線性建模； (7) 假設(shè)限制運(yùn)行區(qū)邊界為水頭的線性函數(shù)，選擇合適的水頭區(qū)間分界點(diǎn)，保證每個(gè)水 頭離散區(qū)間內(nèi)限制運(yùn)行區(qū)邊界函數(shù)為單調(diào)函數(shù)，對(duì)于每個(gè)水頭區(qū)間，根據(jù)水頭離散分界點(diǎn)， 生成與水頭無關(guān)的限制運(yùn)行區(qū)邊界，即矩形限制運(yùn)行區(qū)； 限制運(yùn)行區(qū)上邊界表達(dá)：式中為機(jī)組i第η個(gè)離散水頭區(qū)間第nub個(gè)矩形限制運(yùn)行區(qū)的上邊界，麗；分別為機(jī)組i第η個(gè)水頭離散區(qū)間第nub個(gè)矩形限制運(yùn)行區(qū)的上邊界左、 右端點(diǎn)值，Mff，分別與水頭離散區(qū)間分界點(diǎn)Hn i，Hn對(duì)應(yīng)；分別為機(jī)組i第η個(gè) 水頭離散區(qū)間第nub個(gè)矩形限制運(yùn)行區(qū)的上邊界函數(shù)系數(shù)； 限制運(yùn)行區(qū)下邊界表達(dá)：式中：為機(jī)組i第η個(gè)水頭離散區(qū)間第nub個(gè)矩形限制運(yùn)行區(qū)的下邊界，麗；分別為機(jī)組i第η個(gè)水頭離散區(qū)間第nub個(gè)矩形限制運(yùn)行區(qū)的下邊界左、 右端點(diǎn)值，Mff，分別與水頭離散區(qū)間分界點(diǎn)Hn i，Hn對(duì)應(yīng)；分別為機(jī)組i第η個(gè) 水頭離散區(qū)間第nub個(gè)矩形限制運(yùn)行區(qū)的下邊界函數(shù)系數(shù)； 對(duì)每一水頭離散區(qū)間[Hn i，Hn)，根據(jù)機(jī)組出力范圍及矩形限制運(yùn)行區(qū)生成機(jī)組可運(yùn)行 區(qū)，其邊界表達(dá)公式如下：式中分別為機(jī)組i在第η個(gè)水頭離散區(qū)間第f個(gè)可運(yùn)行區(qū)的上、下邊界， Mff ； (8) 對(duì)于水頭離散區(qū)間，引入可運(yùn)行區(qū)控制變量標(biāo)識(shí)機(jī)組可運(yùn)行區(qū)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組多個(gè)可運(yùn) 行區(qū)線性建模；線性化表達(dá)如下：式中：為機(jī)組i在t時(shí)段第f個(gè)可運(yùn)行區(qū)控制變量，0-1整數(shù)；δ $限制運(yùn)行區(qū)誤 差控制變量，Mff ;Μ為懲罰系數(shù)； (9) 采用分枝定界方法求解，生成水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，其特征在于，步驟（5)中采用分段 離散的方式，將水頭可變區(qū)間離散成N個(gè)連續(xù)子區(qū)間，引入水頭子區(qū)間指示變量鎖定水頭 子區(qū)間，實(shí)現(xiàn)水頭動(dòng)態(tài)變化，計(jì)算公式如下：式中：[Hn η Hn)表示第η個(gè)水頭離散區(qū)間，Hn η札分別表示水頭離散分界點(diǎn)，m ;疋為水 頭離散區(qū)間指示變量，0-1整數(shù)；hlit為機(jī)組i在t時(shí)段的發(fā)電水頭，m。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，其特征在于，步驟（6)中在每 個(gè)水頭可變區(qū)間離散的基礎(chǔ)上，選定每個(gè)水頭離散區(qū)間內(nèi)的代表水頭，采用該代表水頭下 的機(jī)組動(dòng)力特性代替該水頭離散區(qū)間內(nèi)的機(jī)組動(dòng)力特性，實(shí)現(xiàn)機(jī)組動(dòng)力特性隨水頭變化， 計(jì)算公式如下：式中：Plit為機(jī)組i在t時(shí)段的出力為機(jī)組i第η個(gè)水頭離散區(qū)間的代表 水頭對(duì)應(yīng)的機(jī)機(jī)組動(dòng)力特性曲線；:寫為機(jī)組i的出力上限，MW。
【專利摘要】一種考慮不規(guī)則限制運(yùn)行區(qū)的水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方法，其將調(diào)度期內(nèi)水頭可變區(qū)間離散成多個(gè)連續(xù)子區(qū)間，引入水頭子區(qū)間指示變量加以代替，實(shí)現(xiàn)水頭動(dòng)態(tài)變化。在此基礎(chǔ)上，選定每個(gè)水頭子區(qū)間內(nèi)的代表水頭，確定機(jī)組動(dòng)力特性，實(shí)現(xiàn)機(jī)組動(dòng)力特性隨水頭變化。同時(shí)，對(duì)于每個(gè)水頭子區(qū)間，預(yù)處理機(jī)組限制運(yùn)行區(qū)，生成矩形機(jī)組可運(yùn)行區(qū)，引入可運(yùn)行區(qū)指示變量予以標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組限制運(yùn)行區(qū)隨水頭動(dòng)態(tài)變化。對(duì)于水位-庫容、尾水位-泄量非線性關(guān)系，采用分段線性方法予以描述。利用水電站全廠最優(yōu)動(dòng)力特性，采用“以電定水”原則初估發(fā)電水頭，定位機(jī)組動(dòng)力特性及限制運(yùn)行區(qū)，再以分枝定界方法求解。
【IPC分類】G06Q10/06, G06Q50/06
【公開號(hào)】CN105184474
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510543572
【發(fā)明人】程春田, 武新宇, 廖勝利, 王嘉陽, 李剛, 申建建
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年8月30日