專利名稱：梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)，屬于梯級水庫群發(fā)電優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
梯級水電站短期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程問題，其核心是在充分考慮短期調(diào)度水力、電力等各項(xiàng)約束條件的基礎(chǔ)上，建立能夠充分反映系統(tǒng)物理特征和運(yùn)行機(jī)制的優(yōu)化調(diào)度模型，尋找滿足調(diào)度時效性和合理性要求的模型求解算法。短期調(diào)度周期較短，更接近水庫水電站實(shí)際運(yùn)行狀況。其任務(wù)是，在綜合考慮當(dāng)時水電系統(tǒng)的運(yùn)行狀
態(tài)(各水庫水位、入庫流量、機(jī)組狀況等)和電網(wǎng)的實(shí)際狀況的基礎(chǔ)上，確定各水電站在未來一個調(diào)度期逐時段的運(yùn)行狀態(tài)或電網(wǎng)負(fù)荷在各電站間的分配。梯級發(fā)電量最大模型和滿足梯級負(fù)荷過程要求的梯級蓄能最大模型是當(dāng)前梯調(diào)工作比較常見的兩種運(yùn)行模式。對于梯級發(fā)電量最大模型，由于當(dāng)前我國幾乎所有梯級都已并入電網(wǎng)，什么時間發(fā)多少出力，都由電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度，不能任其行事。而電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行一般都分配火電廠帶基荷、水電廠調(diào)峰、調(diào)頻，而按梯級發(fā)電量最大準(zhǔn)則優(yōu)化將會出現(xiàn)水電廠效益較高，即水輪機(jī)要么就運(yùn)行在高效率區(qū)，要么停機(jī)，這樣運(yùn)行必然犧牲電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。因此，該最優(yōu)準(zhǔn)則不適應(yīng)我國市場經(jīng)濟(jì)機(jī)制下的梯級水電站群短期優(yōu)化運(yùn)行。而對于梯級蓄能最大模型，由于相同數(shù)量的庫存水在上游水庫比在下游水庫擁有更多的勢能，因此，按蓄能最大準(zhǔn)則進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，經(jīng)過一段時間運(yùn)行后，就會出現(xiàn)優(yōu)先使用下游水庫的水，使得下游水庫出現(xiàn)放空或者低水位運(yùn)行。因此，在利用梯級蓄能最大準(zhǔn)則進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度過程中，若能增加約束條件對下游水庫水位或出力過程加以限制，由此克服上述問題，該準(zhǔn)則仍是一種不錯的選擇。對于復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化問題，約束條件越多意味著對系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行強(qiáng)加的人工干涉越大，從而使系統(tǒng)的優(yōu)化空間越小。由此，在滿足如此眾多的梯級水力、電力、電網(wǎng)傳輸?shù)燃s束條件的情況下，梯級水電站群短期優(yōu)化調(diào)度是否有規(guī)律可循目前甚至尚未定論。由于梯級水電站短期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度涉及電站自身以及機(jī)組出力分配、負(fù)荷振動區(qū)、電網(wǎng)負(fù)荷傳輸及PSS等多項(xiàng)約束，且甚至要求以15min作為調(diào)度時段長，由此大大影響了模型及算法的計(jì)算效率及結(jié)果的合理性?？梢?，如何協(xié)調(diào)梯級水庫優(yōu)化調(diào)度優(yōu)化變量及約束條件眾多與計(jì)算效率及結(jié)果合理性之間的矛盾，在兼顧效益與速率的同時尋求梯級水電站優(yōu)化調(diào)度的模型與求解算法仍是當(dāng)前水庫優(yōu)化調(diào)度理論研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)，能夠兼顧效益與速率的同時尋求梯級水電站優(yōu)化調(diào)度的模型與求解算法，獲得最優(yōu)的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方案。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，包括以下步驟
SI，調(diào)度服務(wù)器建立并存儲梯級發(fā)電量最大模型和梯級蓄能最大模型這兩種短期優(yōu)化調(diào)度模型；S2，調(diào)度服務(wù)器根據(jù)發(fā)電優(yōu)化目標(biāo)選擇短期優(yōu)化調(diào)度模型；S3，數(shù)據(jù)采集裝置采集模型求解材料，調(diào)度服務(wù)器選擇算法來求解短期優(yōu)化調(diào)度模型；S4，調(diào)度服務(wù)器生成并輸出短期發(fā)電調(diào)度優(yōu)選方案。前述的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法中，若發(fā)電優(yōu)化目標(biāo)是使未來一個調(diào)度期內(nèi)梯級電站的總發(fā)電量最大，則選擇梯級發(fā)電量最大模型，并采用大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)算法或加速遺傳算法對該模型進(jìn)行求解。 前述的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法中，梯級發(fā)電量最大模型的目標(biāo)函
數(shù)
T MMaxE - V V
;=1 w=l式中E為調(diào)度期內(nèi)梯級總發(fā)電量，N(m，t)為第m梯級水庫t時段平均出力，At為時段長；M為梯級水電站數(shù)目，T為時段數(shù)目；其約束條件(I)各梯級庫容(水位)約束-.Fmmm < V, < V{mj) < Vi < Fwinax式中V(m，t)為m水庫t時段末的蓄水量，分別為m水庫調(diào)度期的蓄水上、下限，V_ax、Vnmin分別為第i梯級水庫的允許最大、最小蓄水限制；(2)各梯級出力約束=Nnmin彡N(m, t)彡Nmmax式中N(m，t)表示m電站t時段的平均出力，Nnmin為技術(shù)最小出力成_為考慮各水電站的裝機(jī)容量、機(jī)組預(yù)想出力以及電網(wǎng)的調(diào)度最大容量；(3)各梯級流量約束Q(m，t)彡Qt minQF(m,t) ^ QDtmax式中Q(m，t)和QF(m，t)分別為第m水庫t時段的平均出庫流量和發(fā)電流量，Qmmin為滿足綜合利用要求最小出庫流量，Qffl _為第i梯級水庫電站最大過機(jī)流量；(4)水量平衡約束V (m, t+1) = V (m, t) + (Qr (m, t) -Q (m, t)) X Δ tQ (m, t) = QF (m, t) +QS (m, t)Qr (m, t) = Q (m_l, t) +Qu (m, t)式中Qr (m, t)、Qu (m, t)和QS (m, t)分別為m水庫t時段平均入庫流量、區(qū)間入流和棄水流量，τ ^為m水庫與m-Ι水庫之間的水流傳播時間。前述的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法中，短期優(yōu)化調(diào)度模型求解時，若調(diào)度時段長度很短則需要考慮不同水庫之間區(qū)間水流時滯的影響，即上級水電站的下泄流量到達(dá)下級水電站的時間，Qr (m, t)表示為Qr (m, t) = Q (m_l, t_ τ m) +Qu (m, t)。前述的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法中，若發(fā)電優(yōu)化目標(biāo)是使?jié)M足系統(tǒng)負(fù)荷要求后梯級的蓄能最大，為水電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供依據(jù)，則選擇梯級蓄能最大模型，并采用動態(tài)搜索法或快速分配法對該模型進(jìn)行求解。前述的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法中，梯級蓄能最大模型的目標(biāo)函數(shù)
權(quán)利要求
1.一種梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，包括以下步驟 Si，調(diào)度服務(wù)器建立并存儲梯級發(fā)電量最大模型和梯級蓄能最大模型這兩種短期優(yōu)化調(diào)度模型； S2，調(diào)度服務(wù)器根據(jù)發(fā)電優(yōu)化目標(biāo)選擇短期優(yōu)化調(diào)度模型； S3，數(shù)據(jù)采集裝置采集模型求解材料，調(diào)度服務(wù)器選擇算法來求解短期優(yōu)化調(diào)度模型； S4，調(diào)度服務(wù)器生成并輸出短期發(fā)電調(diào)度優(yōu)選方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于若發(fā)電優(yōu)化目標(biāo)是使未來一個調(diào)度期內(nèi)梯級電站的總發(fā)電量最大，則選擇梯級發(fā)電量最大模型，并采用大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)算法或加速遺傳算法對該模型進(jìn)行求解。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于梯級發(fā)電量最大模型的目標(biāo)函數(shù)
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于短期優(yōu)化調(diào)度模型求解時，若調(diào)度時段長度很短則需要考慮不同水庫之間區(qū)間水流時滯的影響，即上級水電站的下泄流量到達(dá)下級水電站的時間，Qr (m, t)表示為 Qr (m, t) = Q (m-1, t_ x m) +Qu (m, t)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于若發(fā)電優(yōu)化目標(biāo)是使?jié)M足系統(tǒng)負(fù)荷要求后梯級的蓄能最大，為水電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供依據(jù)，則選擇梯級蓄能最大模型，并采用動態(tài)搜索法或快速分配法對該模型進(jìn)行求解。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于梯級蓄能最大模型的目標(biāo)函數(shù)
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于短期優(yōu)化調(diào)度模型求解需要考慮電網(wǎng)約束，電網(wǎng)約束包括不同電廠機(jī)組振動區(qū)約束、電網(wǎng)PSS約束和虛擬電廠約束。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的梯級水庫群中長期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法，其特征在于，步驟S3中的模型求解材料包括調(diào)度期初水庫蓄水位、調(diào)度期末水庫控制水位、調(diào)度期內(nèi)徑流過程、水庫物理特性、水庫及電站設(shè)計(jì)參數(shù)、電站出力特性和水庫綜合利用要求。
9.實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求I 8所述方法的一種梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)，其特征在于，包括調(diào)度服務(wù)器(7)和數(shù)據(jù)采集裝置(3);數(shù)據(jù)采集裝置(3)，用于采集模型求解材料；調(diào)度服務(wù)器(7)上設(shè)有 優(yōu)化調(diào)度模型庫(I)，用于建立并存儲梯級發(fā)電量最大模型和梯級蓄能最大模型這兩種短期優(yōu)化調(diào)度模型； 模型選擇模塊(2)，用于根據(jù)發(fā)電優(yōu)化目標(biāo)選擇短期優(yōu)化調(diào)度模型； 算 法庫(4)，用于存儲求解中長期優(yōu)化調(diào)度模型的算法，算法包括大系統(tǒng)分解協(xié)調(diào)算法、加速遺傳算法、動態(tài)搜索法和快速分配法； 方案生成模塊(5)，用于生成中長期發(fā)電調(diào)度優(yōu)選方案； 方案輸出模塊(6),用于輸出中長期發(fā)電調(diào)度優(yōu)選方案； 其中，模型庫(I)、模型選擇模塊(2)、算法庫(4)、方案生成模塊(5)和方案輸出模塊(6)順次連接；數(shù)據(jù)采集裝置(3)與算法庫(4)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟S1，調(diào)度服務(wù)器建立并存儲梯級發(fā)電量最大模型和梯級蓄能最大模型這兩種短期優(yōu)化調(diào)度模型；S2，調(diào)度服務(wù)器根據(jù)發(fā)電優(yōu)化目標(biāo)選擇短期優(yōu)化調(diào)度模型；S3，數(shù)據(jù)采集裝置采集模型求解材料，調(diào)度服務(wù)器選擇算法來求解短期優(yōu)化調(diào)度模型；S4，調(diào)度服務(wù)器生成并輸出短期發(fā)電調(diào)度優(yōu)選方案。本發(fā)明能夠兼顧效益與速率的同時尋求梯級水電站優(yōu)化調(diào)度的模型與求解算法，獲得最優(yōu)的梯級水庫群短期聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度方案。
文檔編號G06Q50/06GK102855591SQ20121028871
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者戴建煒, 黃強(qiáng), 朱江, 吳成國, 肖燕, 曹輝, 李澤宏, 王敏 申請人:貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司