專利名稱：一種水電站群電站與機組混合優(yōu)化調(diào)度方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水電調(diào)度領(lǐng)域，是一種根據(jù)調(diào)度要求的不同，可以部分電站機組發(fā)電流量作為決策變量，其他電站已電站發(fā)電流量作為決策變量，采用逐次逼近類方法進行混合水電站和水電機組對象的優(yōu)化調(diào)度方法。
背景技術(shù)：
水電站群短期優(yōu)化調(diào)度一般包括兩種模式(1)以水電站作為優(yōu)化調(diào)度基本單元，將水電站各時段發(fā)電流量、末水位等作為決策變量，通過事先擬合的水電站最優(yōu)動力特性曲線描述不同水頭和機組組合下，按照廠內(nèi)經(jīng)濟運行原理確定的機組間最優(yōu)出力分配方式下，水電站出力與發(fā)電流量的關(guān)系；(2)以水電站機組作為基本單元，直接以各機組的出力和發(fā)電流量作為決策變量。前者因?qū)C組間負荷分配問題的簡化，而具有應(yīng)用范圍較廣的特點；而后者主要偏重于機組運行的經(jīng)濟性，精細化的考慮水電站間的水力聯(lián)系、動力特性時的計算量大，主要應(yīng)用于小規(guī)模系統(tǒng)，特別是單個水電站的優(yōu)化調(diào)度問題。實踐中存在一個水電站群系統(tǒng)中部分電站需要以機組出力下達發(fā)電計劃，而其它電站則以總出力過程下達發(fā)電計劃，因此前述模式(I)不能滿足要求，而模式(2)則造成計算負擔(dān)過重，不利于應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于建立一種混合水電站和水電機組對象的優(yōu)化調(diào)度方法。本發(fā)明適用于基于逐次逼近思想的求解方法，即依次以各電站或機組的發(fā)電流量為尋優(yōu)對象，其他電站和機組的發(fā)電流量固定，逐步迭代至收斂。計算過程中依據(jù)優(yōu)化算法和約束條件的不同各時段可采用以水定電、以電定水、定水位等基本方法采用固定末水位的發(fā)電量最大等優(yōu)化模型時，則決策變量發(fā)生變化的最后時段可能采用定水位方法，其他時段采用以水定電方法；不固定末水位的蓄能最大等，則可全部采用以水定電方法；在出力超限，需要重新計算發(fā)電流量時，采用以電定水方法。對于以總發(fā)電流量作為決策變量的電站，其計算方法與電站調(diào)控方法相同；而對于以機組發(fā)電流量作為決策變量的電站，這三種基本方法較以電站發(fā)電流量為決策變量是有較大不同，主要由于采用機組進行調(diào)控時，某一機組發(fā)電流量變化將影響其他機組的發(fā)電水頭，解決這一問題，則各種以電站為調(diào)控對象的逐次逼近優(yōu)化算法便可順利應(yīng)用。本發(fā)明涉及的調(diào)控方法分為三種情況(I)電站調(diào)控階段采用以水電站總發(fā)電流量為決策變量的逐次逼近算法求解；利用現(xiàn)有的各種逐次逼近算法，首先按照水電站調(diào)控模式進行水電站群優(yōu)化計算初始解生成，并進行優(yōu)化求解；對需要控制到機組的電站采用廠內(nèi)經(jīng)濟運行方法，以耗水量最小準(zhǔn)則分配各時段各機組出力；分別依據(jù)調(diào)控是否需要細化到機組的要求，分別對不同電站以電站或機組為逐次逼近優(yōu)化計算的基本單元，采用電站與機組混合的以電定水、以水定電、定水位調(diào)控方法進行優(yōu)化調(diào)度計算。
(2)機組負荷分配階段采用動態(tài)規(guī)劃算法求解；以電站出力過程限制各機組升降趨勢，使其符合調(diào)度習(xí)慣。(3)電站機組混合調(diào)控階段可根據(jù)不同要求采用電站總發(fā)電流量和機組發(fā)電流量為決策變量的逐次逼近算法求解。采用以機組為計算單元的以電定水、以水定電、定水位調(diào)節(jié)算法，結(jié)合常規(guī)以水電站為對象的水利計算方法，使得逐次逼近類方法可以順利應(yīng)用。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一，調(diào)度電站調(diào)控階段可采用以公開發(fā)表的各種基于逐次逼近思想的短期優(yōu)化調(diào)度算法求解，以電定水、以水定 電和定水位計算方法均為已有的水利計算方法。二，調(diào)度機組負荷分配階段的計算方法，分為兩部分，具體如下第一部分對于任一時段t，按以下方法確定面臨時段的開機機組組合及機組出力上下限。為保證機組出力結(jié)果是可用的，機組出力過程需要滿足爬坡上限、開機持續(xù)時段、停機持續(xù)時段、極值點持續(xù)時段、以及出力升降趨勢等運行約束，所以利用動態(tài)規(guī)劃分配任一時段的電站出力前，需要根據(jù)上述約束預(yù)先確定該時段開機機組組合及機組出力上下限。( I)確定開機機組組合。若t時段電站出力紀(jì)=P!;1，則t時段開機機組組合與t_l時段相同；若P:,>P:，且需要增加開機機組，則優(yōu)先選擇耗水率小且已滿足停機持續(xù)時段要求的機組進行開機；若^，且需要減少開機機組，則優(yōu)先選擇耗水率大且已滿足開機持續(xù)時段要求的機組進行停機；(2)以上述開機機組組合為基礎(chǔ)，確定機組出力上下限。若K=P:1,則各機組的上下限均為本機組在t_l時段的出力；若漢>/<，則任一 k號機組的出力上下限按方法①確定 ，若Pi,，？,則任一 k號機組的出力上下限按方法②確定；方法①對于任一 k號機組，考慮出力升降趨勢約束，則要求t時段出力下限PmiKa=Pnlk ;考慮出力爬坡上限約束，則要求t時段出力上限;考慮出力極值點持續(xù)時段約束，若t時段之前機組出力連續(xù)相等的時段數(shù)小于給定的持續(xù)時段要求，且處于下降趨勢中，則。對各出力區(qū)間范圍取交集，確定t時段k號機組出力上下限；方法②對于任一 k號機組，考慮出力升降趨勢約束，則要求t時段出力上限PmaxLkHk ;考慮出力爬坡上限約束，則要求t時段出力下限PmKaHk-Pamjc且
Pnvnmk >0 ;考慮出力極值點持續(xù)時段約束，若t時段之前機組出力連續(xù)相等的時段數(shù)小
于給定的持續(xù)時段要求，且處于上升趨勢中，則P—C k =IKa。對各出力區(qū)間范圍取交集，確定t時段k號機組出力上下限；第二部分對于任一時段t，進行固定機組的最優(yōu)負荷分配，按下述步驟(I) (5)確定各機組出力。(I)若給定的電站出力等于或大于所有機組出力上限之和，則各機組出力取本機組出力上限值，負荷分配結(jié)束；若給定的電站出力等于或小于所有機組出力下限之和，則各機組出力取本機組出力下限值，負荷分配結(jié)束。(2)按給定的出力離散步長pskpm，確定新的電站出力和各機組出力上下限。待分配的電站出力從PgWm修正為ve'ni =Pgive1n1-pgive'm %psiepni ;任一 k號機組的出力
上限 Pmaxtm k 修正為 Pmaxtm k =Pmaxtm k -Pmaxtm k Vopstepm +pstepm，出力下限 Pmaxtm k 修正為PmaxLl.. =Pmux',,,! -/臟,■<"./' %廠卿",。(3)以水電站發(fā)電流量最小為目標(biāo)，利用動態(tài)規(guī)劃構(gòu)建順向遞推方程組
權(quán)利要求
1.一種水電站群電站與機組混合優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，(一)調(diào)度電站調(diào)控階段采用各種基于逐次逼近的短期優(yōu)化調(diào)度算法求解；(二)調(diào)度計算機組負荷分配階段，分為兩部分，具體如下第一部分對于任一時段t，按以下方法確定面臨時段的開機機組組合及機組出力上下限；(1)確定開機機組組合；若t時段電站出力P1m=P::，則t時段開機機組組合與t-ι時段相同；若P>P:，且需要增加開機機組，則優(yōu)先選擇耗水率小且已滿足停機持續(xù)時段要求的機組進行開機；若，且需要減少開機機組，則優(yōu)先選擇耗水率大且已滿足開機持續(xù)時段要求的機組進行停機；(2)以上述開機機組組合為基礎(chǔ)，確定機組出力上下限則各機組的上下限均為本機組在t-ι時段的出力，則任一 k號機組的出力上下限按方法①確定；若圮</<，則任一 k號機組的出力上下限按方法②確定方法①對于任一 k號機組，考慮出力升降趨勢約束，則要求t時段出力下限 PmiKa=PtnUk ;考慮出力爬坡上限約束，則要求t時段出力上限押<1=0押W ;考慮出力極值點持續(xù)時段約束，若t時段之前機組出力連續(xù)相等的時段數(shù)小于給定的持續(xù)時段要求，且處于下降趨勢中，則;對各出力區(qū)間范圍取交集，確定t時段k號機組出力上下限；方法②對于任一 k號機組，考慮出力升降趨勢約束，則要求t時段出力上限 PmaxI,k^na ;考慮出力爬坡上限約束，則要求t時段出力下限P—Kk-Panji且>0 ;考慮出力極值點持續(xù)時段約束，若t時段之前機組出力連續(xù)相等的時段數(shù)小于給定的持續(xù)時段要求，且處于上升趨勢中，則Ρ— α=Ρ:-;對各出力區(qū)間范圍取交集，確定t時段k號機組出力上下限；第二部分對于任一時段t，進行固定機組的最優(yōu)負荷分配，按下述步驟(I廣(5)確定各機組出力；(1)若給定的電站出力等于或大于所有機組出力上限之和，則各機組出力取本機組出力上限值，負荷分配結(jié)束；若給定的電站出力等于或小于所有機組出力下限之和，則各機組出力取本機組出力下限值，負荷分配結(jié)束；(2)按給定的出力離散步長PskPm，確定新的電站出力和各機組出力上下限；待分配的電站出力從Pgive1m修正為PgiV心=pgi<-1)givOpsi(φm ;任一 k號機組的出力上限 Pmaxtm k 修正為 Pmaxtm k =Pmaxtm k -Pmaxtm k Vopstepm +pstepm，出力下限 Pmaxtm k 修正為PmaxIi =PmaxL k -PmaxLj. %廠卿,,,；(3)以水電站發(fā)電流量最小為目標(biāo)，利用動態(tài)規(guī)劃構(gòu)建順向遞推方程組，確定各機組最優(yōu)出力；(
全文摘要
本發(fā)明屬于水電調(diào)度領(lǐng)域，公開了一種混合水電站和水電機組對象的優(yōu)化調(diào)度方法。首先以電站為基本調(diào)度單元進行水電站群優(yōu)化計算初始解生成，并進行優(yōu)化求解；而后，對需要將出力控制到機組的電站采用廠內(nèi)經(jīng)濟運行方法，在水電站總出力過程升降趨勢約束下，以耗水量最小準(zhǔn)則分配各時段各機組出力；最后，在機組調(diào)控基本調(diào)控算法支持下，分別依據(jù)調(diào)控是否需要細化到機組的要求，對不同電站以電站或機組為調(diào)度基本單元，以逐次逼近算法的優(yōu)化調(diào)度計算。本發(fā)明將電網(wǎng)安全約束納入自動控制方法中，可兼顧電網(wǎng)安全與集控中心控制目標(biāo)，實現(xiàn)在線實時控制與離線短期調(diào)度計劃的有機銜接，滿足控制安全性、時效性、實用性、經(jīng)濟性的要求。
文檔編號H02J3/46GK103023073SQ20121056327
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者程春田, 戴建煒, 武新宇, 李澤宏, 廖勝利, 李樹山, 張勇 申請人:大連理工大學(xué), 貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司