本發(fā)明是一種日內(nèi)梯級(jí)水電兩階段優(yōu)化調(diào)度方法，屬于日內(nèi)梯級(jí)水電兩階段優(yōu)化調(diào)度方法的創(chuàng)新技術(shù)。
背景技術(shù)：
梯級(jí)水電優(yōu)化調(diào)度是電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行優(yōu)化中的技術(shù)難題，相比于火電優(yōu)化調(diào)度，水電站運(yùn)行工況復(fù)雜，優(yōu)化控制過(guò)程中不僅需要銜接不同時(shí)間尺度的運(yùn)行要求，還需要考慮水位控制、運(yùn)行效率提升等多方面復(fù)雜目標(biāo)。特別在日內(nèi)梯級(jí)水電站運(yùn)行優(yōu)化中，水位控制和運(yùn)行效率提升兩大運(yùn)行目標(biāo)之間的銜接更加困難。
當(dāng)前對(duì)這一技術(shù)問(wèn)題的處理往往是僅能單獨(dú)處理其中某一方面矛盾，如僅考慮水位控制要求，或者僅考慮運(yùn)行效率提升要求，不能綜合考慮兩方面目標(biāo)的銜接，從而使得優(yōu)化結(jié)果在實(shí)際中不可用或者不好用，嚴(yán)重影響了梯級(jí)水電在日內(nèi)調(diào)度運(yùn)行優(yōu)化的水平提升。。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種日內(nèi)梯級(jí)水電兩階段優(yōu)化調(diào)度方法。本發(fā)明解決了梯級(jí)水電日內(nèi)水位控制和運(yùn)行效益提升兩方面控制要求的協(xié)調(diào)問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明的日內(nèi)梯級(jí)水電兩階段優(yōu)化調(diào)度方法，基于梯級(jí)水電運(yùn)行特征，構(gòu)建了小時(shí)級(jí)和15分鐘級(jí)兩個(gè)時(shí)間階段的運(yùn)行優(yōu)化模型，所述方法具體包括如下步驟：
(1)以水位控制為目標(biāo)的小時(shí)級(jí)優(yōu)化；
(2)以綜合耗水率最低為目標(biāo)的15分鐘級(jí)優(yōu)化。
上述步驟(1)以水位控制為目標(biāo)的小時(shí)級(jí)優(yōu)化方法如下：
以水位控制為目標(biāo)的小時(shí)級(jí)優(yōu)化，是在日內(nèi)在較長(zhǎng)時(shí)間范圍根據(jù)梯級(jí)水電廠來(lái)水情況以梯級(jí)水位控制為目標(biāo)對(duì)水電廠的出力進(jìn)行優(yōu)化控制，其優(yōu)化模型表述如下：
本步驟所涉及的參數(shù)變量其含義如下：
ΔT：小時(shí)級(jí)優(yōu)化的時(shí)間長(zhǎng)度；
TS：初始時(shí)刻位置；
N：水電站數(shù)量；
分別為水電站i在時(shí)刻t小時(shí)級(jí)優(yōu)化所得的水位計(jì)劃值、初始水位、優(yōu)化時(shí)間范圍內(nèi)天然來(lái)水導(dǎo)致的水位上升、水位控制目標(biāo)和水位控制限值；
小時(shí)級(jí)優(yōu)化中在時(shí)刻t水電站i的發(fā)電計(jì)劃；
PtG,H：小時(shí)級(jí)優(yōu)化中在時(shí)刻t根據(jù)短期功率預(yù)測(cè)所需要水電站分擔(dān)的電網(wǎng)功率，人工設(shè)定值；
αi：水電站i的流量與發(fā)電量系數(shù)，反映了一定發(fā)電量下所需要的耗水量，一般為變量，本發(fā)明中由于僅是在一天內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，故取其在目標(biāo)水位下的定值；
βi：水電站i的水位與凈流量系數(shù)，反映了一定凈流量下水位高度變化，一般為變量，本發(fā)明中由于僅是在一天內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，故取其在目標(biāo)水位下的定值；
如式(1)所示，該優(yōu)化模型中目標(biāo)函數(shù)要求在ΔT時(shí)間后，各水電站的水位應(yīng)盡量逼近水位目標(biāo)控制要求；第一約束項(xiàng)要求在ΔT時(shí)間范圍內(nèi)任意時(shí)刻，所有水電站出力均能滿足電網(wǎng)調(diào)節(jié)要求，也即電網(wǎng)運(yùn)行約束；第二約束項(xiàng)要求對(duì)任意水電站i在ΔT時(shí)間范圍內(nèi)，其水位均在水位控制范圍內(nèi)，也即水電站運(yùn)行約束，需要特別說(shuō)明的是在約束項(xiàng)中表示的是水電站i上游的水電站的實(shí)際發(fā)電功率，表示上游水電的發(fā)電耗水到達(dá)下游的時(shí)間。
上述步驟(2)以綜合耗水率最低為目標(biāo)的15分鐘級(jí)優(yōu)化的方法如下：
15分鐘級(jí)優(yōu)化模型表示如下：
本步驟所涉及的參數(shù)變量其含義如下：
N：水電站數(shù)量；
15分鐘級(jí)優(yōu)化中在時(shí)刻t水電站i的發(fā)電計(jì)劃；
PtG,M：15分鐘級(jí)優(yōu)化中在時(shí)刻t根據(jù)超短期功率預(yù)測(cè)所需要水電站分擔(dān)的電網(wǎng)功率，人工設(shè)定值；
15分鐘級(jí)優(yōu)化中水電站i的實(shí)際水位；
15分鐘級(jí)優(yōu)化中水電站i的計(jì)劃耗水量；
如式(2)所示，該優(yōu)化問(wèn)題中目標(biāo)以梯級(jí)綜合耗水量最低為目標(biāo)，由于總的發(fā)電量是一定的，所以該目標(biāo)等效于梯級(jí)綜合耗水率最低；第一約束式要求梯級(jí)所有水電站的總發(fā)電量等于水電應(yīng)承擔(dān)的發(fā)電量；第二約束式是在水位一定取其實(shí)際水位的情況下，耗水量與發(fā)電量的關(guān)系式。
上述式(2)用一次線性函數(shù)表示，部分情況下存在二次函數(shù)的可能性，故在本模型中以隱函數(shù)來(lái)表示該關(guān)系。
本發(fā)明基于梯級(jí)水電運(yùn)行特征，構(gòu)建了小時(shí)級(jí)和15分鐘級(jí)兩個(gè)時(shí)間階段的運(yùn)行優(yōu)化模型，解決了梯級(jí)水電日內(nèi)水位控制和運(yùn)行效益提升兩方面控制要求的協(xié)調(diào)問(wèn)題。本發(fā)明所提供的優(yōu)化方法，深入分析了日內(nèi)梯級(jí)水電的運(yùn)行控制目標(biāo)與梯級(jí)水電運(yùn)行特性相關(guān)性，通過(guò)以水位控制為目標(biāo)的小時(shí)級(jí)優(yōu)化和以綜合耗水率最低為目標(biāo)的15分鐘級(jí)優(yōu)化，在確保水位控制滿足運(yùn)行控制要求的同時(shí)降低了梯級(jí)水電的綜合耗水率，提升了其運(yùn)行效益。本發(fā)明是一種方便實(shí)用的日內(nèi)梯級(jí)水電兩階段優(yōu)化調(diào)度方法。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的日內(nèi)梯級(jí)水電兩階段優(yōu)化調(diào)度方法，基于梯級(jí)水電運(yùn)行特征，構(gòu)建了小時(shí)級(jí)和15分鐘級(jí)兩個(gè)時(shí)間階段的運(yùn)行優(yōu)化模型，所述方法具體包括如下步驟：
(1)以水位控制為目標(biāo)的小時(shí)級(jí)優(yōu)化；
(2)以綜合耗水率最低為目標(biāo)的15分鐘級(jí)優(yōu)化。
上述步驟(1)以水位控制為目標(biāo)的小時(shí)級(jí)優(yōu)化如下：
規(guī)定本步驟所涉及的參數(shù)變量其含義如下：
ΔT：小時(shí)級(jí)優(yōu)化的時(shí)間長(zhǎng)度；
TS：初始時(shí)刻位置；
N：水電站數(shù)量；
分別為水電站i在時(shí)刻t小時(shí)級(jí)優(yōu)化所得的水位計(jì)劃值、初始水位、優(yōu)化時(shí)間范圍內(nèi)天然來(lái)水導(dǎo)致的水位上升、水位控制目標(biāo)和水位控制限值；
小時(shí)級(jí)優(yōu)化中在時(shí)刻t水電站i的發(fā)電計(jì)劃；
PtG,H：小時(shí)級(jí)優(yōu)化中在時(shí)刻t根據(jù)短期功率預(yù)測(cè)所需要水電站分擔(dān)的電網(wǎng)功率，人工設(shè)定值；
αi：水電站i的流量與發(fā)電量系數(shù)，反映了一定發(fā)電量下所需要的耗水量，一般為變量，本發(fā)明中由于僅是在一天內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，故取其在目標(biāo)水位下的定值；
βi：水電站i的水位與凈流量系數(shù)，反映了一定凈流量下水位高度變化，一般為變量，本發(fā)明中由于僅是在一天內(nèi)進(jìn)行優(yōu)化，故取其在目標(biāo)水位下的定值。
以水位控制為目標(biāo)的小時(shí)級(jí)優(yōu)化，是在日內(nèi)在較長(zhǎng)時(shí)間范圍根據(jù)梯級(jí)水電廠來(lái)水情況以梯級(jí)水位控制為目標(biāo)對(duì)水電廠的出力進(jìn)行優(yōu)化控制。其優(yōu)化模型可表述如下：
如式(1)所示，該優(yōu)化模型中目標(biāo)函數(shù)要求在ΔT時(shí)間后，各水電站的水位應(yīng)盡量逼近水位目標(biāo)控制要求；約束項(xiàng)(1)要求在ΔT時(shí)間范圍內(nèi)任意時(shí)刻，所有水電站出力均能滿足電網(wǎng)調(diào)節(jié)要求，也即電網(wǎng)運(yùn)行約束；約束項(xiàng)(2)要求對(duì)任意水電站i在ΔT時(shí)間范圍內(nèi)，其水位均在水位控制范圍內(nèi)，也即水電站運(yùn)行約束。需要特別說(shuō)明的是在約束項(xiàng)(2)中表示的是水電站i上游的水電站的實(shí)際發(fā)電功率，表示上游水電的發(fā)電耗水到達(dá)下游的時(shí)間。
上述模型為二次目標(biāo)凸規(guī)劃問(wèn)題，能夠根據(jù)已有的商業(yè)優(yōu)化軟件包直接求解。
上述步驟(2)以綜合耗水率最低為目標(biāo)的15分鐘級(jí)優(yōu)化方法如下：
規(guī)定本步驟所涉及的參數(shù)變量其含義如下：
N：水電站數(shù)量；
15分鐘級(jí)優(yōu)化中在時(shí)刻t水電站i的發(fā)電計(jì)劃；
PtG,M：15分鐘級(jí)優(yōu)化中在時(shí)刻t根據(jù)超短期功率預(yù)測(cè)所需要水電站分擔(dān)的電網(wǎng)功率，人工設(shè)定值；
15分鐘級(jí)優(yōu)化中水電站i的實(shí)際水位；
15分鐘級(jí)優(yōu)化中水電站i的計(jì)劃耗水量。
15分鐘級(jí)優(yōu)化模型可以表示如下：
如式(2)所示，該優(yōu)化問(wèn)題中目標(biāo)以梯級(jí)綜合耗水量最低為目標(biāo)，由于總的發(fā)電量是一定得，所以該目標(biāo)等效于梯級(jí)綜合耗水率最低；約束式(1)要求梯級(jí)所有水電站的總發(fā)電量等于水電應(yīng)承擔(dān)的發(fā)電量；約束式(2)是在水位一定取其實(shí)際水位的情況下，耗水量與發(fā)電量的關(guān)系式，一般該關(guān)系式可以用一次線性函數(shù)表示，部分情況下可能存在二次函數(shù)的可能性，故在本模型中以隱函數(shù)來(lái)表示該關(guān)系。
最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上步驟介紹僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。