一种考虑不确定来水的梯级水电年发电计划制作方法与流程

本发明涉及水电站优化调度，具体地指一种考虑不确定来水的梯级水电年发电计划制作方法。

背景技术：

1、梯级水电群的年度运行决定了水库运行安全和电网供电可靠，而水库群年运行方式同时受到自身调度规程的节点水位、电网负荷需求、不确定来水等因素的影响，同时需要兼顾防洪、发电、航运、生态等多个目标的调度需求。梯级水电年运行计划的实际制定过程中难度较大。首先，年度来水的不确定性可能导致电站的运行过程合理性较差；其次，调度中流量、水位、出力等众多约束增加了计划制作的复杂性；最后，由于年计划时段较多，在兼顾上述的复杂约束等情况下，很难快速获取较优的可行解。

2、目前现有专利cn115577882a-一种计及来水不均匀性的梯级水电站长期优化调度模型，其主要针对梯级电站中调节能力弱、低水头水电站,针对低水头电站的发电能力受到入库流量限制的特点,拟合各电站、各月的入库流量与发电出力之间的关系,以梯级发电量最大为目标,优化梯级电站间负荷分配。然而其存在不足之处：制定梯级电站长期发电计划时，认为月度来水总量是固定的，仅考虑月度来水下的旬或者日尺度来水在计算时段中的分布不均匀，这种情况导致计算得到的水位过程难以适用于多种随机来水情况。同时模型仅适用于调节能力较弱的低水头电站，运行约束较为简单，难以具有普适性和通用性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提供一种考虑不确定来水的梯级水电年发电计划制作方法，以解决背景技术中提出的问题。

2、本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种考虑不确定来水的梯级水电年发电计划制作方法，它包括如下步骤：

3、s1、长系列来水下水位运行过程运行；

4、s2、确定来水下梯级电站年计划制作。

5、进一步地，所述步骤s1具体为：以旬为年计划计算单位时段，以历史实测长系列来水过程做为输入条件，考虑水位、流量、出力等复杂约束限制，通过构建的耦合线性规划—逐步优化算法的混合求解算法进行长系列来水下的梯级电站逐年度的优化运行计算；其中，先将基于水量平衡原理的线性规划模型获取的水位过程作为逐步优化算法的初始解，随后进行复杂约束限制下的逐步优化算法快速求解，并获取长系列优化水位过程；逐个电站统计长系列水位过程并按照升序或降序排列，逐旬选取50％分位点作为长系列对应计算时段的推荐水位过程。

6、更进一步地，所述步骤s1具体包括如下过程：

7、步骤1、获取梯级电站龙头电站的上游汇入流域，并编号为1…m…m；梯级电站自上向下，编号为1…i…i；长系列年份编号为1…n…n,年计划时段为1…t…t；

8、步骤2、取龙头电站i＝1；取龙头电站上游第1个编号流域m＝1；取长系列年计算年份第一年n＝1；取年计划计算第一个时段t＝1；

9、步骤3、进行龙头电站上游流域m的年内汛、枯期逐旬的流量调蓄计算，获取影响龙头电站的调蓄流量qtx,m；

10、步骤4、m＝m+1，若m≤m，返回步骤2，否则转至步骤5；

11、步骤5、根据历史长系列还原流量qhy，计算长系列来水下的龙头电站还现流量qhx；

12、步骤6、设置电站i的计算始末水位，出力边界(最大、最小)、流量边界(最大、最小)、水位边界(最高、最低)，变幅边界(上限、下限)；

13、步骤7、i＝i+1，若i<＝i，返回步骤6，否则转至步骤8；

14、步骤8、构建梯级电站发电量最大兼顾弃水最小模型：

15、目标函数：

16、

17、

18、其中：pi,t为电站i在t时段的出力；qlost,i,t为电站i在t时段的弃水流量；

19、约束条件：

20、(1)水位约束：

21、

22、式中，zi，t、zi，t分别表示电站i在第t时段的水位及其上下限，m；

23、(2)电站出力约束：

24、

25、式中，pi，t、pi，t分别表示电站i在第t时段的出力及其上下限，mw；

26、(3)库容约束：

27、

28、式中，vi，t、vi，t分别表示电站m在第t时段的库容及其上下限，m3；

29、(4)发电流量约束：

30、

31、式中，qi，t、qi，t分别表示电站i在第t时段的发电流量及其上下限，m3/s；

32、(5)水量平衡约束：

33、vi，t+1＝vi，t+(qrk，i，t-qi，t-qlost，i，t)·δt  (7)

34、式中，vi，t、vi，t+1分别表示电站i在第t时段的始末库容，m3；qrk，i，t、qlost，i，t分别表示电站i在第t时段的入库流量和弃水流量，m3/s；

35、(6)泄流量约束：

36、

37、si，t＝qi，t+qlost，i，t    (9)

38、式中，si，t、si，t分别表示电站i在第t时段的下泄流量及其上下限，m3/s；下泄流量由发电流量和弃水流量两部分组成；

39、(7)始末水位控制约束：

40、

41、

42、式中，分别表示水库i初始水位控制值、期望末水位，m；

43、(8)水位波动约束：

44、

45、式中，表示电站i单时段最大水位波动限制，m；该约束限制电站在相邻时段间的水位变幅，由电站根据通航、综合运行需求确定；

46、(9)出库流量波动约束：

47、

48、式中，表示电站i单时段最大出库流量波动限制，m3/s；该约束限制电站在相邻时段间的出库流量变幅，由电站根据通航、综合运行需求确定；

49、(10)出力爬坡约束：

50、

51、式中，表示电站i单时段最大出力升降限制，mw；

52、(11)水电站出力波动限制：

53、(pi，t-δ+1-pi，t-δ)(pi，t-pi，t-1)≥0  (15)

54、式中，δ＝1，2，…，tmin，tmin表示电站i出力升降最小间隔时段数；该约束通过限制相邻时段间电站的出力频繁波动，保证电网和机组运行安全。

55、步骤9、采用线性规划结合逐步优化算法求解步骤8构建的模型，进行梯级电站长系列年n的来水下逐旬的年度优化调度计算，获取对应电站i的逐旬t的长系列年n的水位过程zi，n，t；

56、步骤10、n＝n+1，若n≤n，返回步骤9，否则转至步骤11；

57、步骤11、按照升序或降序的顺序统计不同时段长系列优化水位过程，选取50％分位点的水位作为年计划对应时段的推荐水位；

58、步骤12、结束。

59、进一步地，所述步骤s2具体为：将预报来水作为年计划方案的来水带入电站长系列参考水位过程，进行确定性来水下的梯级水电站年发电计划制作，并获取相应的梯级电站逐旬年计划出力、电量运行参数和指标。

60、更进一步地，所述步骤s2具体包括如下过程：

61、步骤13、设定梯级各水电站年内逐旬时段水位推荐水位为确定来水下的年计划水位过程；

62、步骤14、构建梯级水电站常规调度的基于水量平衡的以水定电调度模型；

63、步骤15、将确定的预报来水带入步骤14构建的年计划计算模型，获取年计划梯级各电站各时段的发电出力、发电量、发电流量、弃水流量、最大出力和受阻出力，作为最终的年运行计划对应指标；

64、步骤16、结束。

65、本发明的有益效果：

66、1、本发明通过考虑实际机组检修安排及电网负荷需求等复杂约束限制，获得的梯级各电站水位运行过程平顺，与梯级各电站历史多年实际调度运行情况和水位过程更为接近；与此同时，由于梯级电站年度运行计划制作在长系列计算中考虑了历史实际的复杂来水情况，获取的梯级电站年度水位过程对于梯级不同来水的适应性更强，同时模型兼顾了较高的求解和计算效率。

67、2、本发明方法考虑了随机来水及调度中复杂约束对梯级电站长期调度运行的影响，方法概念明确、求解迅速，能够获得满足梯级水电站调度运行的年度发电运行计划。

68、3、本发明方法兼顾不确定来水风险及梯级电站调度运行中流量、出力、水位等中多复杂约束条件，可提供兼顾长系列来水及复杂约束限制下的电站运行水位过程，同时操作简单，求解迅速，在实际运用结果看，所提方法能够为梯级电站年度调度运行提供可靠的决策与运行支持。

69、4、本发明这种考虑长系列来水的计算方式获取的水位过程在计算中充分考虑了来水不确定性的影响，具有较高的合理性；其构建的模型和采用的求解方法能实现以旬为单位的年计划快速制作，最终获取年度运行出力、电量等关键指标。