专利名称：一种水电站群电站与机组混合优化调度方法
技术领域：
本发明属于水电调度领域，是一种根据调度要求的不同，可以部分电站机组发电流量作为决策变量，其他电站已电站发电流量作为决策变量，采用逐次逼近类方法进行混合水电站和水电机组对象的优化调度方法。
背景技术：
水电站群短期优化调度一般包括两种模式(1)以水电站作为优化调度基本单元，将水电站各时段发电流量、末水位等作为决策变量，通过事先拟合的水电站最优动力特性曲线描述不同水头和机组组合下，按照厂内经济运行原理确定的机组间最优出力分配方式下，水电站出力与发电流量的关系；(2)以水电站机组作为基本单元，直接以各机组的出力和发电流量作为决策变量。前者因对机组间负荷分配问题的简化，而具有应用范围较广的特点；而后者主要偏重于机组运行的经济性，精细化的考虑水电站间的水力联系、动力特性时的计算量大，主要应用于小规模系统，特别是单个水电站的优化调度问题。实践中存在一个水电站群系统中部分电站需要以机组出力下达发电计划，而其它电站则以总出力过程下达发电计划，因此前述模式(I)不能满足要求，而模式(2)则造成计算负担过重，不利于应用。
发明内容
本发明目的在于建立一种混合水电站和水电机组对象的优化调度方法。本发明适用于基于逐次逼近思想的求解方法，即依次以各电站或机组的发电流量为寻优对象，其他电站和机组的发电流量固定，逐步迭代至收敛。计算过程中依据优化算法和约束条件的不同各时段可采用以水定电、以电定水、定水位等基本方法采用固定末水位的发电量最大等优化模型时，则决策变量发生变化的最后时段可能采用定水位方法，其他时段采用以水定电方法；不固定末水位的蓄能最大等，则可全部采用以水定电方法；在出力超限，需要重新计算发电流量时，采用以电定水方法。对于以总发电流量作为决策变量的电站，其计算方法与电站调控方法相同；而对于以机组发电流量作为决策变量的电站，这三种基本方法较以电站发电流量为决策变量是有较大不同，主要由于采用机组进行调控时，某一机组发电流量变化将影响其他机组的发电水头，解决这一问题，则各种以电站为调控对象的逐次逼近优化算法便可顺利应用。本发明涉及的调控方法分为三种情况(I)电站调控阶段采用以水电站总发电流量为决策变量的逐次逼近算法求解；利用现有的各种逐次逼近算法，首先按照水电站调控模式进行水电站群优化计算初始解生成，并进行优化求解；对需要控制到机组的电站采用厂内经济运行方法，以耗水量最小准则分配各时段各机组出力；分别依据调控是否需要细化到机组的要求，分别对不同电站以电站或机组为逐次逼近优化计算的基本单元，采用电站与机组混合的以电定水、以水定电、定水位调控方法进行优化调度计算。
(2)机组负荷分配阶段采用动态规划算法求解；以电站出力过程限制各机组升降趋势，使其符合调度习惯。(3)电站机组混合调控阶段可根据不同要求采用电站总发电流量和机组发电流量为决策变量的逐次逼近算法求解。采用以机组为计算单元的以电定水、以水定电、定水位调节算法，结合常规以水电站为对象的水利计算方法，使得逐次逼近类方法可以顺利应用。本发明的技术方案如下一，调度电站调控阶段可采用以公开发表的各种基于逐次逼近思想的短期优化调度算法求解，以电定水、以水定 电和定水位计算方法均为已有的水利计算方法。二，调度机组负荷分配阶段的计算方法，分为两部分，具体如下第一部分对于任一时段t，按以下方法确定面临时段的开机机组组合及机组出力上下限。为保证机组出力结果是可用的，机组出力过程需要满足爬坡上限、开机持续时段、停机持续时段、极值点持续时段、以及出力升降趋势等运行约束，所以利用动态规划分配任一时段的电站出力前，需要根据上述约束预先确定该时段开机机组组合及机组出力上下限。( I)确定开机机组组合。若t时段电站出力纪=P!;1，则t时段开机机组组合与t_l时段相同；若P:,>P:，且需要增加开机机组，则优先选择耗水率小且已满足停机持续时段要求的机组进行开机；若^，且需要减少开机机组，则优先选择耗水率大且已满足开机持续时段要求的机组进行停机；(2)以上述开机机组组合为基础，确定机组出力上下限。若K=P:1,则各机组的上下限均为本机组在t_l时段的出力；若汉>/<，则任一 k号机组的出力上下限按方法①确定 ，若Pi,，？,则任一 k号机组的出力上下限按方法②确定；方法①对于任一 k号机组，考虑出力升降趋势约束，则要求t时段出力下限PmiKa=Pnlk ;考虑出力爬坡上限约束，则要求t时段出力上限;考虑出力极值点持续时段约束，若t时段之前机组出力连续相等的时段数小于给定的持续时段要求，且处于下降趋势中，则。对各出力区间范围取交集，确定t时段k号机组出力上下限；方法②对于任一 k号机组，考虑出力升降趋势约束，则要求t时段出力上限PmaxLkHk ;考虑出力爬坡上限约束，则要求t时段出力下限PmKaHk-Pamjc且
Pnvnmk >0 ;考虑出力极值点持续时段约束，若t时段之前机组出力连续相等的时段数小
于给定的持续时段要求，且处于上升趋势中，则P—C k =IKa。对各出力区间范围取交集，确定t时段k号机组出力上下限；第二部分对于任一时段t，进行固定机组的最优负荷分配，按下述步骤(I) (5)确定各机组出力。(I)若给定的电站出力等于或大于所有机组出力上限之和，则各机组出力取本机组出力上限值，负荷分配结束；若给定的电站出力等于或小于所有机组出力下限之和，则各机组出力取本机组出力下限值，负荷分配结束。(2)按给定的出力离散步长pskpm，确定新的电站出力和各机组出力上下限。待分配的电站出力从PgWm修正为ve'ni =Pgive1n1-pgive'm %psiepni ;任一 k号机组的出力
上限 Pmaxtm k 修正为 Pmaxtm k =Pmaxtm k -Pmaxtm k Vopstepm +pstepm，出力下限 Pmaxtm k 修正为PmaxLl.. =Pmux',,,! -/臟,■<"./' %厂卿",。(3)以水电站发电流量最小为目标，利用动态规划构建顺向递推方程组
权利要求
1.一种水电站群电站与机组混合优化调度方法，其特征在于，(一)调度电站调控阶段采用各种基于逐次逼近的短期优化调度算法求解；(二)调度计算机组负荷分配阶段，分为两部分，具体如下第一部分对于任一时段t，按以下方法确定面临时段的开机机组组合及机组出力上下限；(1)确定开机机组组合；若t时段电站出力P1m=P::，则t时段开机机组组合与t-ι时段相同；若P>P:，且需要增加开机机组，则优先选择耗水率小且已满足停机持续时段要求的机组进行开机；若，且需要减少开机机组，则优先选择耗水率大且已满足开机持续时段要求的机组进行停机；(2)以上述开机机组组合为基础，确定机组出力上下限则各机组的上下限均为本机组在t-ι时段的出力，则任一 k号机组的出力上下限按方法①确定；若圮</<，则任一 k号机组的出力上下限按方法②确定方法①对于任一 k号机组，考虑出力升降趋势约束，则要求t时段出力下限 PmiKa=PtnUk ;考虑出力爬坡上限约束，则要求t时段出力上限押<1=0押W ;考虑出力极值点持续时段约束，若t时段之前机组出力连续相等的时段数小于给定的持续时段要求，且处于下降趋势中，则;对各出力区间范围取交集，确定t时段k号机组出力上下限；方法②对于任一 k号机组，考虑出力升降趋势约束，则要求t时段出力上限 PmaxI,k^na ;考虑出力爬坡上限约束，则要求t时段出力下限P—Kk-Panji且>0 ;考虑出力极值点持续时段约束，若t时段之前机组出力连续相等的时段数小于给定的持续时段要求，且处于上升趋势中，则Ρ— α=Ρ:-;对各出力区间范围取交集，确定t时段k号机组出力上下限；第二部分对于任一时段t，进行固定机组的最优负荷分配，按下述步骤(I广(5)确定各机组出力；(1)若给定的电站出力等于或大于所有机组出力上限之和，则各机组出力取本机组出力上限值，负荷分配结束；若给定的电站出力等于或小于所有机组出力下限之和，则各机组出力取本机组出力下限值，负荷分配结束；(2)按给定的出力离散步长PskPm，确定新的电站出力和各机组出力上下限；待分配的电站出力从Pgive1m修正为PgiV心=pgi<-1)givOpsi(φm ;任一 k号机组的出力上限 Pmaxtm k 修正为 Pmaxtm k =Pmaxtm k -Pmaxtm k Vopstepm +pstepm，出力下限 Pmaxtm k 修正为PmaxIi =PmaxL k -PmaxLj. %厂卿,,,；(3)以水电站发电流量最小为目标，利用动态规划构建顺向递推方程组，确定各机组最优出力；(
全文摘要
本发明属于水电调度领域，公开了一种混合水电站和水电机组对象的优化调度方法。首先以电站为基本调度单元进行水电站群优化计算初始解生成，并进行优化求解；而后，对需要将出力控制到机组的电站采用厂内经济运行方法，在水电站总出力过程升降趋势约束下，以耗水量最小准则分配各时段各机组出力；最后，在机组调控基本调控算法支持下，分别依据调控是否需要细化到机组的要求，对不同电站以电站或机组为调度基本单元，以逐次逼近算法的优化调度计算。本发明将电网安全约束纳入自动控制方法中，可兼顾电网安全与集控中心控制目标，实现在线实时控制与离线短期调度计划的有机衔接，满足控制安全性、时效性、实用性、经济性的要求。
文档编号H02J3/46GK103023073SQ20121056327
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者程春田, 戴建炜, 武新宇, 李泽宏, 廖胜利, 李树山, 张勇 申请人:大连理工大学, 贵州乌江水电开发有限责任公司