流域梯级电厂日发电计划编制方法与流程

本发明涉及水电厂发电编制，尤其涉及流域梯级电厂日发电计划编制方法。

背景技术：

1、合理制定日发电计划是提高水电站效益不可或缺的手段。目前在电力生产过程中，水电公司的梯调中心每天需要向上一级电网申请第二天的发电计划，包括日发电量和96点发电计划曲线。域梯级电厂一般位于同一河流或者同一流域内，流域梯级电厂之间有地理位置联系、水位水量联系、电量关系。制定好发电计划对提高发电效益、控制水库水位等有较大影响。

2、流域梯级电厂每日需要向电网发电计划制定工作人员发送发电量计划申请，由电网工作人员进行审核。流域梯级电厂各电厂发电量计划制定需要考虑到梯级水库水位、流域内降雨情况、电网负荷需求情况、发电设备运行情况、电网系统及流域梯级电厂检修情况、防洪度汛情况等。同时，需要考虑到周边流域及重要河流湖泊的水雨情情况。

3、当前，发电计划编制流程主要为流域梯级电厂进行发电能力申报(即最大最小发电情况)及发电量计划申报，电网接收发电能力申报及发电量计划申报后，根据电网需求，进行发电计划编制。但是还存在以下问题：

4、未充分考虑到后期降雨及天气情况。后期天气及降雨情况对发电计划编制产生较大影响，目前，发电计划编制主要考虑到流域梯级电厂水库水位，以控制水库水位以及电网电量需求为主要目标，如果后期有强降雨或者连续高温等情况时，仅考虑水库水位及电网电量需求不能满足发电生产效益、安全生产的要求。

5、给电网申报发电量计划，未考虑到机组实际运行情况。将发电量计划上传至电网后，电网发电计划编制工作人员会根据电网运行情况进行96点发电计划编制，该发电计划编制仅考虑电网系统运行，未考虑到电厂实际运行情况。并且，电网不同时段需要的备用容量不同，开停机情况也不同，从而使发电侧实际运行情况不佳。

6、考虑到负荷分配合理性。96点发电计划执行期间，由于流域梯级电厂开停机数量等情况，会出现负荷分配不合理的情况。当分配到机组的负荷在振动区间时，发电机无法执行该负荷指令；或者是开机台数较多，发电计划较低又不能停机的情况下，发电机无法执行该发电负荷指令。

7、电网需求与实际运行情况的矛盾。当编制发电计划时，未考虑检修情况，因此导致出现发电计划不合理的情况。对于多级电厂的流域梯级电厂来说，在夏季或者冬季用电负荷高峰期间或者汛期提前消落水位时，会出现发电受限或者某个电压等级外送受限，此时发电计划会存在不合理的情况。

8、在此基础上，本发明使用多目标多约束优化算法，在综合考虑电厂发电所需要达到的目的以及所受到的各种影响因素的基础上，提出了一种流域梯级电厂日发电计划编制方法。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了流域梯级电厂日发电计划编制方法，其解决了现有技术中存在的发电计划编制与电厂的实际运行状态有所矛盾，导致编制安排不够合理的问题。

2、根据本发明的实施例，流域梯级电厂日发电计划编制方法，包括如下步骤：

3、s1：先确定控制目标，然后将包括梯级电厂发电能力申报信息、电网信息、发电设备运行监测信息以及天气和降雨情况监测信息在内的约束条件传输至主服务器，根据不同的控制目标建立多目标多约束优化算法，输出电厂内机组负荷分配结果，完成日发电量计划编制；

4、s2：对日发电量计划编制进行验证，分析其合理性和发电效益，若编制合理，则进入下一步骤，否则重新编制；

5、s3：基于日发电量计划编制所要求的控制目标，具体到每一台发电机组工作状态，并引入与发电机组有关的影响因素，完成96点发电计划编制；

6、s4：对96点发电计划编进行验证，分析其合理性和发电效益，若编制合理，则进入下一步骤，否则重新编制；

7、s5：将梯级电厂发电量计划编制和96点发电计划编制上传至电网进行审核，待批复合格后执行。

8、优选的，所述控制目标包括水位控制目标、发电量控制目标、生态流量控制目标、极端天气控制目标、调频控制目标、调压控制目标以及经济调度控制目标。

9、优选的，所述步骤s1中的约束条件包括流域梯级电厂进行发电能力、汛限水位、电厂最高运行水位、电网需求、降雨情况、流域梯级电厂水库水位、电网系统检修情况、极端天气、周边水情以及经济性约束条件。

10、优选的，所述经济性约束条件包括发电耗水率、穿越振动区次数、小负荷运行时间、平均运行负荷。

11、优选的，所述步骤s3中的影响因素包括发电机组检修、发电机组振动区间、梯级电厂开停机运行方式、生态流量限制、梯级电厂的经济运行、发电量计划。

12、进一步的，所述步骤s2和s4的验证中，首先验证所有时间段是否超过该梯级电厂的最大出力，该情况满足要求后，验证最小开停方式下是否能合理分配该时间段发电计划，提高发电效益。

13、进一步的，所述步骤s4的验证通过后，还需要进行三次复核，第一次复核是发电量计划复核，即将96点发电计划的各时段发电量计算，再将96点的发电量进行累加，得到总的发电量，这个总的发电量要等于发电量计划编制的值；第二次复核是各时段发电计划小于等于梯级电厂最大出力复核，否则重新进行96点发电计划编制；第三次复核是梯级电厂发电合理性复核，发电合理性主要验证发电机组的负荷分配。

14、进一步的，在进行日发电量计划编制时，需要注意梯级电厂电量平衡，即梯级电厂发电量对应的梯级电厂水库水位平衡，除最上一级电厂外，下面的流域梯级电厂每日完成发电量计划后，水库上游水位基本保持不变。

15、进一步的，在进行96点发电计划编制时，首先考虑经济性，即确保流域梯级电厂最小的开停机方式，运行中，各时间点的负荷分配都在发电机组的工况较好的负荷段运行。

16、进一步的，基于步骤s1和s3，还可以完成后一周、后一月的日发电量计划编制和96点发电计划编制。

17、相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

18、本发明引入多目标多约束优化算法的方式，将水电厂运行过程中面临的各种影响因素作为约束条件，将水电厂所需要达到的各种运行目的作为控制目标，从而综合运算得到最优解，针对不同的运行目的获得最佳的发电计划编制，最贴合发电机组实际工况和负荷情况，不会有较多的负荷位于振动区间，同时全面考察环境因素、水位状态和季节性变化，从而获得运行最为合理、经济效益最高的发电计划编制。

技术特征：

1.流域梯级电厂日发电计划编制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的流域梯级电厂日发电计划编制方法，其特征在于：所述控制目标包括水位控制目标、发电量控制目标、生态流量控制目标、极端天气控制目标、调频控制目标、调压控制目标以及经济调度控制目标。

3.如权利要求1所述的流域梯级电厂日发电计划编制方法，其特征在于：所述步骤s1中的约束条件包括流域梯级电厂进行发电能力、汛限水位、电厂最高运行水位、电网需求、降雨情况、流域梯级电厂水库水位、电网系统检修情况、极端天气、周边水情以及经济性约束条件。

4.如权利要求3所述的流域梯级电厂日发电计划编制方法，其特征在于：所述经济性约束条件包括发电耗水率、穿越振动区次数、小负荷运行时间、平均运行负荷。

5.如权利要求1所述的流域梯级电厂日发电计划编制方法，其特征在于：所述步骤s3中的影响因素包括发电机组检修、发电机组振动区间、梯级电厂开停机运行方式、生态流量限制、梯级电厂的经济运行、发电量计划。

6.如权利要求1所述的流域梯级电厂日发电计划编制方法，其特征在于：所述步骤s2和s4的验证中，首先验证所有时间段是否超过该梯级电厂的最大出力，该情况满足要求后，验证最小开停方式下是否能合理分配该时间段发电计划，提高发电效益。

7.如权利要求1所述的流域梯级电厂日发电计划编制方法，其特征在于：所述步骤s4的验证通过后，还需要进行三次复核，第一次复核是发电量计划复核，即将96点发电计划的各时段发电量计算，再将96点的发电量进行累加，得到总的发电量，这个总的发电量要等于发电量计划编制的值；第二次复核是各时段发电计划小于等于梯级电厂最大出力复核，否则重新进行96点发电计划编制；第三次复核是梯级电厂发电合理性复核，发电合理性主要验证发电机组的负荷分配。

8.如权利要求1所述的流域梯级电厂日发电计划编制方法，其特征在于：在进行日发电量计划编制时，需要注意梯级电厂电量平衡，即梯级电厂发电量对应的梯级电厂水库水位平衡，除最上一级电厂外，下面的流域梯级电厂每日完成发电量计划后，水库上游水位基本保持不变。

9.如权利要求1所述的流域梯级电厂日发电计划编制方法，其特征在于：在进行96点发电计划编制时，首先考虑经济性，即确保流域梯级电厂最小的开停机方式，运行中，各时间点的负荷分配都在发电机组的工况较好的负荷段运行。

10.如权利要求1所述的流域梯级电厂日发电计划编制方法，其特征在于：基于步骤s1和s3，还可以完成后一周、后一月的日发电量计划编制和96点发电计划编制。

技术总结
本发明提供了一种流域梯级电厂日发电计划编制方法，包括如下步骤：S1先确定控制目标，然后将约束条件传输至主服务器，建立多目标多约束优化算法，完成日发电量计划编制；S2对日发电量计划编制进行验证；S3基于日发电量计划编制所要求的控制目标，完成96点发电计划编制；S4对96点发电计划编进行验证；S5将梯级电厂发电量计划编制和96点发电计划编制上传至电网进行审核，待批复合格后执行。本发明将水电厂运行过程中面临的各种影响因素作为约束条件，将水电厂所需要达到的各种运行目的作为控制目标，从而综合运算得到最优解，贴合发电机组实际工况和负荷情况，获得运行最为合理、经济效益最高的发电计划编制。

技术研发人员：董峰,林青,刘巍
受保护的技术使用者：湖北清江水电开发有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16