专利名称：梯级电站的发电后评估系统及方法
技术领域：
本发明涉及梯级电站调度后评估技术领域，具体的说，涉及一种梯级电站的发电后评估系统及方法。
背景技术：
电站考核电量的计算是其后评估工作的基础，传统方法即按照调度图、调度规程等对实际径流系列进行调度，计算出设计电量，扣除调峰、检修损失的电量后即为考核电量，然后以此为基础计算其他考核指标。该方法存在着计算多采用经验公式、调度图与实际情况偏差大、处理多目标问题能力有限，以及对于调节能力大的电站，其计算得出的考核电量值往往小于实际发电量的缺点。有关学者针对这些问题，从梯级电站优化挖潜的角度出发，采用大基因遗传算法对梯级电站年调度运行进行再优化，得出梯级电站“理论最大发电量”，以此为基础计算其他考核指标。该方法基本避免了传统方法所出现的缺点，但是，该方法在实际操作过程中又出现了收敛速度慢、局部寻优能力不足的缺陷，即便加入了流量和水位引导，效果仍不理想。本发明提供了一种新的梯级电站发电效益后评估系统及方法，以期解决现有最新方法中出现的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有梯级电站发电效益后评估计算中，优化算法决策变量基因数多而复杂，变动空间大的缺陷，提供一种新的梯级电站发电效益后评估系统及方法。为了解决以上技术问题，本发明涉及一种梯级电站发电后评估系统，其特征在于，所述系统包括信息采集子系统、后评估子系统以及人机交互子系统，其中:所述信息采集子系统通过通信总线连接至所述后评估子系统，其采集数据并且将所述数据传输至所述后评估子系统，其中，所述信息采集子系统包括信息采集接入端口、信息通道以及数据库服务器，所述信息采集接入端口通过所述信息通道与所述数据库服务器相连；所述后评估子系统通过通信总线分别与所述信息采集子系统和所述人机交互子系统相连，其将从所述信息采集子系统接收的所述数据进行后评估计算分析后传输至所述人机交互子系统，其中，所述后评估子系统包括信息收发单元、后评估主题信息存储单元、模型存储单元、通用模型接口单元、信息处理单元、信息显示单元、信息反馈单元；所述信息收发单元与所述后评估主题信息存储单元连接；所述模型存储单元、所述通用模型接口单元、所述信息处理单元与所述信息显示单元依次连接；所述信息处理单元又分别与所述后评估主题信息存储单元和所述信息反馈单元连接；所述人机交互子系统通过通信总线与所述后评估子系统相连，用于输入各类后评估信息处理控制指令，将所述后评 估子系统得出的结论进行展示、输出及反馈。
优选地，所述信息收发单元接收来自所述数据库服务器的所述数据，并对所述数据进行预处理以便形成统一格式的数据，再将预处理的数据发送至所述后评估主题信息存储单元；所述后评估主题信息存储单元接收且存储来自所述信息收发单元的所述预处理的数据，并且将所述预处理的数据发送至所述信息处理单元；所述模型存储单元通过所述通用模型接口单元将存储的计算模型信息提供给所述信息处理单元； 所述通用模型接口单元从所述模型存储单元将所述计算模型信息传输到所述信息处理单元；所述信息处理单元根据所述人机交互子系统发出的控制指令获取所述预处理的数据，通过所述通用模型接口单元获取所述计算模型信息，并且基于所述计算模型信息通过所述预处理的数据进行后评估计算分析，将分析结果发送至所述信息显示单元和所述反馈单元；所述信息显示单元接收来自所述信息处理单元的后评估分析结果，并且根据所述人机交互子系统的指令将所述后评估分析结果通过所述通信总线传输到所述人机交互子系统，以显示出所述后评估分析结果；所述信息反馈单元接收来自所述信息处理单元的所述后评估分析结果，并且根据所述人机交互子系统的指令将后评估分析相关结果信息通过所述通信总线传输到所述人机交互子系统，供所述人机交互子系统将相关结果信息反馈给梯级调度控制中心。优选地，所述人机交互子系统进一步包括通信线路、计算机以及输入/输出设备。优选地，所述信息通道进一步包括内外网数据通信线路、调度数据通信线路、水情数据通信线路。本发明还涉及一种梯级电站发电后评估方法，其特征在于，所述后评估方法包括以下步骤:I)数据采集，所述数据采集获取后评估分析所需的数据，包括梯级电站内外网数据、调度数据以及水情数据；2)后评估计算分析，包括:考核电量计算:采用综合出力系数法按照调度图进行所述考核电量计算，如果电站没有调节能力则按照核定的考核水位进行调度考核电量计算，所述考核电量计算以日为单位，计算电站一年累积的电量值，即E^E^Ejt，其中，EkS日考核电量，Etl为日设计电量，Ej为机组检修损失电量，Et为调峰损失电量；理论最大发电量计算:采用基于水位引导的遗传算法进行计算；考核指标分析:分析指标包括梯级电站年度发电完成率、年度理论可挖潜电量、年度水能利用提高率、年度节水增发电量:所述梯级电站年度发电完成率为5 = 1^x100%，其中E为电站年度实际发电量，E￥为电站年度考核电量值，所述年度理论可挖潜电量为Λ Em=Em-E,其中Em为电站理论最大发电量，
所述年度水能利用提高率为
权利要求
1.一种梯级电站的发电后评估系统，其特征在于，所述系统包括信息采集子系统、后评估子系统以及人机交互子系统，其中: 所述信息采集子系统通过通信总线连接至所述后评估子系统，其采集数据并且将所述数据传输至所述后评估子系统， 其中，所述信息采集子系统包括信息采集接入端口、信息通道以及数据库服务器，所述信息采集接入端口通过所述信息通道与所述数据库服务器相连； 所述后评估子系统通过通信总线分别与所述信息采集子系统和所述人机交互子系统相连，其将从所述信息采集子系统接收的所述数据进行后评估计算分析后传输至所述人机交互子系统， 其中，所述后评估子系统包括信息收发单元、后评估主题信息存储单元、模型存储单元、通用模型接口单元、信息处理单元、信息显示单元、信息反馈单元；所述信息收发单元与所述后评估主题信息存储单元连接；所述模型存储单元、所述通用模型接口单元、所述信息处理单元与所述信息显示单元依次连接；所述信息处理单元又分别与所述后评估主题信息存储单元和所述信息反馈单元连接； 所述人机交互子系统通过通信总线与所述后评估子系统相连，用于输入各类后评估信息处理控制指令，将所述后评估子系统得出的结论进行展示、输出及反馈。
2.根据权利要求1所述的梯级电站的发电后评估系统，其特征在于， 所述信息收发单元接收来自所述数据库服务器的所述数据，并对所述数据进行预处理以便形成统一格式的数据，再将预处理的数据发送至所述后评估主题信息存储单元； 所述后评估主题信息存储单元接收且存储来自所述信息收发单元的所述预处理的数据，并且将所述预处理的数 据发送至所述信息处理单元； 所述模型存储单元通过所述通用模型接口单元将存储的计算模型信息提供给所述信息处理单元； 所述通用模型接口单元从所述模型存储单元将所述计算模型信息传输到所述信息处理单元； 所述信息处理单元根据所述人机交互子系统发出的控制指令获取所述预处理的数据，通过所述通用模型接口单元获取所述计算模型信息，并且基于所述计算模型信息通过所述预处理的数据进行后评估计算分析，将分析结果发送至所述信息显示单元和所述反馈单元; 所述信息显示单元接收来自所述信息处理单元的后评估分析结果，并且根据所述人机交互子系统的指令将所述后评估分析结果通过所述通信总线传输到所述人机交互子系统，以显示出所述后评估分析结果； 所述信息反馈单元接收来自所述信息处理单元的所述后评估分析结果，并且根据所述人机交互子系统的指令将后评估分析相关结果信息通过所述通信总线传输到所述人机交互子系统，供所述人机交互子系统将相关结果信息反馈给梯级调度控制中心。
3.根据权利要求1所述的梯级电站的发电后评估系统，其特征在于，所述人机交互子系统进一步包括通信线路、计算机以及输入/输出设备。
4.根据权利要求1所述的梯级电站的发电后评估系统，其特征在于，所述信息通道进一步包括内外网数据通信线路、调度数据通信线路、水情数据通信线路。
5.一种梯级电站的发电后评估方法，其特征在于，所述后评估方法包括以下步骤: 1)数据采集，所述数据采集获取后评估分析所需的数据，包括梯级电站内外网数据、调度数据以及水情数据； 2)后评估计算分析，包括: 考核电量计算:采用综合出力系数法按照调度图进行所述考核电量计算，如果电站没有调节能力则按照核定的考核水位进行调度考核电量计算，所述考核电量计算以日为单位，计算电站一年累积的电量值，即Eli=E^-Et，其中，Ek为日考核电量，Etl为日设计电量，Ej为机组检修损失电量，Et为调峰损失电量； 理论最大发电量计算:采用基于水位引导的遗传算法进行计算； 考核指标分析:分析指标包括梯级电站年度发电完成率、年度理论可挖潜电量、年度水能利用提高率、年度节水增发电量: 所述梯级电站年度发电完成率为
6.根据权利要求5所述的梯级电站的发电后评估方法，其特征在于，所述理论最大发电量计算进一步包括: 1)获取参数，包括上库和下库初始水位及下泄流量数据、上库全年日平均入库流量过程数据、上库下泄日平均流量过程和下游坝前电站日平均水位过程构成实体数据、以及上库和下库船闸用水量的过程数据； 2)以梯级电站理论最大发电量为目标函数并且根据约束条件构造模型，其中， 所述目标函数为:
7.根据权利要求6所述的梯级电站的发电后评估方法，其特征在于，所述水位引导的具体方法包括: 1)进行时段划分:根 据库水位水随季节呈U性变化、其运行方式具有很明显季节性的特点，将遗传算法的个体基因按时段分为三段，即汛前期、汛期和汛后期； 2)进行时段间耦合:第一分段，读入前一天坝前水位作为初始库水位，以防洪汛限水位变幅上限为时段末上库水位，以下游坝坝前平均水位为时段末下库水位；第二、三分段，以防洪汛限水位变幅上限为初始上库水位，以下库平均库水位为初始下库水位，以实际库水位作为时段末库水位； 3)按照时段分别进行汛前期水位引导或汛期水位引导或汛后期水位引导。
8.根据权利要求7所述的梯级电站的发电后评估方法，其特征在于，所述汛前期水位引导包括: 1)按最小下泄流量设置各天出库流量，快速抬高坝前水位，计算得到一条正向坝前水位线； 2)根据正向坝前水位线，计算上库各天弃水流量，并按弃水流量的正负划分区间，即将汛后时段划分为弃水区间和非弃水区间； 3)上库在非弃水区间降低库水位，为弃水时段拦蓄弃水预留库容，在弃水区间抬高水位，拦蓄弃水，计算得到一条新的正向坝前水位线； 4)以年末最后一日实际坝前水位为起点，按满发下泄流量设置各天出库流量，反向计算各天坝前水位，得到一条反向坝前水位线； 5)判断反向坝前水位线是否满足消落时间要求，若不满足要求，按消落时间要求重新修正反向坝前水位线； 6)以正反坝前水位线的交点为分界点，取正向坝前水位线的前部分，取反向坝前水位线的后部分，组成新的坝前水位线； 7)结合调度规程对坝前水位的约束，以此水位线为基准，上下浮动生成新的坝前水位约束。
9.根据权利要求7所述的梯级电站的发电后评估方法，其特征在于，所述汛期水位引导包括: 1)首先水库按汛限水位变幅上限运行，根据各天的弃水情况将汛期时段划分为小的弃水时段和非弃水时段； 2)在非弃水时段，加大出库流量，降低坝前水位，直至汛限水位变幅下限，为后续弃水时段拦蓄小洪水预留库容，前提是在降低水位的同时，不再产生弃水，即电站按满发设置出库流量；同时，还要考虑库水位连续处于汛限水位变幅下限的天数不能超过某一限值；3)在随后原本须弃水的时段之初，电站按满发流量下泄，拦蓄小洪水，抬高水位直至汛限水位变幅上限； 4)重复一定次数的上述过程，计算得到一条较优的汛期坝前水位过程曲线，以此水位线为基准，结合调度规程，上下浮动生成新的坝前水位约束。
10.根据权利要求7所述的梯级电站的发电后评估方法，其特征在于，所述汛后期水位引导包括: 1)按最小下泄流量设置各天出库流量，快速抬高坝前水位，计算得到一条正向坝前水位线； 2)根据正向坝前水位线，计算各天弃水流量，并按弃水流量的正负划分区间，即将汛后时段划分为弃水区间和非弃水区间； 3)电站在非弃水区间降低库水位，为弃水时段拦蓄弃水预留库容，在弃水时段抬高水位，拦蓄弃水，计算得到一条新的正向坝前水位线； 4)以年末最后一日实际坝前水位为起点，按满发下泄流量设置各天出库流量，反向计算各天坝前水位，得到一条反向坝前水位线； 5)以正反坝前水位线的交点为分界点，取正向坝前水位线的前部分，取反向坝前水位线的后部分，组成新的坝前水位线，即为汛后最佳蓄水曲线； 6)结合调度规程对坝前水位的约束，以此水位线为基准，上下浮动生成新的坝前水位约束。·
全文摘要
本发明涉及一种梯级电站的发电后评估系统及方法，该系统包括用于采集数据的信息采集子系统、用于接收数据并进行后评估分析的后评估子系统以及用于对后评估结论进行展示、输出和反馈的人机交互子系统。本发明采用了基于水位引导的遗传算法计算理论最大发电量，提高了优化方案模型计算的精度、收敛性及收敛速度。该方法采用了基于水位引导的遗传算法，对梯级电站进行年度理论最大发电量优化计算，从而改变了传统梯级电站后评估工作中，单纯按照调度图计算考核电量的现状，同时弥补了现有的采用大基因遗传算法计算理论最大发电量工作中出现的收敛速度慢、局部寻优能力不足的缺陷。
文档编号G06Q50/06GK103246935SQ20131014319
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日
发明者曹广晶, 戴会超, 张艾东, 蔡治国, 柯云, 张鸿清 申请人:中国长江三峡集团公司