一种梯级蓄能控制下水电站群长期优化调度方法技术

本发明专利技术属于水电优化调度运行领域，公开了一种梯级蓄能控制下水电站群长期优化调度方法，实现梯级蓄能控制下的总发电效益最大，同时提高梯级水电站群计算效率，具有重要的推广使用价值。针对梯级水电站群长期优化调度中梯级蓄能控制问题，构建了梯级蓄能控制下水电站群长期优化调度模型，并提出两阶段求解方法；在求解过程中，第一阶段首先引入等蓄能线表征同一蓄能值下梯级水电站不同水位组合，然后构造不同梯级蓄能相应等蓄能线；第二阶段首先由各时段梯级蓄能在对应等蓄能线查找相应梯级电站状态组合，然后采用动态规划递归寻优获取最优轨迹。本发明专利技术可以在满足梯级蓄能控制条件的前提下，实现梯级水电站群总效益最大，是一种切实可行的方法。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于水电优化调度运行领域，公开了，实现梯级蓄能控制下的总发电效益最大，同时提高梯级水电站群计算效率，具有重要的推广使用价值。针对梯级水电站群长期优化调度中梯级蓄能控制问题，构建了梯级蓄能控制下水电站群长期优化调度模型，并提出两阶段求解方法；在求解过程中，第一阶段首先引入等蓄能线表征同一蓄能值下梯级水电站不同水位组合，然后构造不同梯级蓄能相应等蓄能线；第二阶段首先由各时段梯级蓄能在对应等蓄能线查找相应梯级电站状态组合，然后采用动态规划递归寻优获取最优轨迹。本专利技术可以在满足梯级蓄能控制条件的前提下，实现梯级水电站群总效益最大，是一种切实可行的方法。【专利说明】-种梯级蓄能控制下水电站群长期优化调度方法
技术介绍
本专利技术设及水电优化调度运行领域，特别设及一种梯级蓄能控制下水电站群长期 优化调度方法。 [000引技术背景 我国水电经过多年实践和摸索，"流域、梯级、滚动、综合"开发机制逐步成熟，装机 规模日益增加。但是由于水电站群天然来水不确定性及空间分布不均衡性的影响，自然调 节无法实现水能资源的持续高效利用，从而影响水电利用的连续性和稳定性，造成弃电和 供电破坏等现象。因此，需要采取有效的优化调度控制方式协调梯级水电站群水能资源的 利用和分配，实现水能资源时间和空间的合理配置。W往梯级水电站群长期优化调度控制 方式主要有；（1)水库末水位控制，对应模型包括发电量最大，最小出力最大、发电效益最 大等；（2)梯级总出力控制，对应模型包括期末蓄能最大、发电耗能最小等。 随着梯级水电规模扩大，调度复杂程度提高，蓄能成为衡量梯级综合蓄水状态的 重要指标，特别在电网水电调度中常将其作为限制梯级运行状态，避免弃水和供电破坏的 条件。给定出力过程的蓄能最大、耗能最小等模型已得到广泛应用。相对于总出力过程，在 中长期调度中，蓄能是更易于设定，指导意义更强的指标，但直接W蓄能过程为约束的梯级 发电优化模型在国内外报道中均十分少见。 传统求解方法主要有动态规划值P，Dynamic Programming)和拉格朗日松弛法 (LR，Lagrangian Relaxation)。DP需对各水库状态变量进行离散并构造成状态组合，采用 惩罚函数法处理梯级蓄能，通过递归寻优获取最优轨迹，但是各时段均设及大量不满足梯 级蓄能的无效状态组合，易造成计算资源浪费与捜索效率降低；LR将梯级蓄能控制约束进 行松弛并构建对偶问题，通过反复更新迭代松弛因子逐次逼近最优解，但初始拉格朗日乘 子选取十分困难，且在迭代后期易出现震荡现象，同时由于对偶间隙的存在，一般难W严格 满足梯级蓄能该一紧约束，捜索精度与计算效率较低。因此，迫切需要开发针对该一问题的 有效方法实现模型的快速求解，获取满足实际工程需求的优化解。 本专利技术成W欄沧江下游梯级水电站群的长期优化调度问题为背景，W梯级发电量 最大为控制目标，构建梯级蓄能控制下水电站群长期优化调度模型，并提出一种梯级蓄能 控制下水电站群长期优化调度两阶段求解方法。本专利技术方法可W实现梯级蓄能控制下的总 发电效益最大，同时提高梯级水电站群计算效率，具有重要的推广使用价值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种梯级蓄能控制下水电站群长期优化调度方 法，可实现梯级蓄能控制下的总发电效益最大，同时有效提升梯级水电站群计算效率。 [000引本专利技术的技术方案为：本专利技术揭示了一种梯级蓄能控制下水电站群长期优化调度 方法，求解过程分为两阶段；第一阶段首先引入等蓄能线表征同一蓄能值下梯级水电站不 同水位组合，然后构造不同梯级蓄能相应等蓄能线；第二阶段首先由各时段梯级蓄能在对 应等蓄能线查找相应梯级电站状态组合，然后采用动态规划递归寻优获取最优轨迹。按照 下述步骤完成梯级水电站群长期优化调度过程： 第一阶段：等蓄能线确定。 梯级蓄能本质上是各水电站的水位组合，不同的水位组合可能对应同一蓄能值， 如上游电站降低蓄能A，下游电站抬高水位W增加蓄能A，可保证梯级总蓄能不变，而电 站水位组合有所变化。若能事先存储各梯级蓄能对应的所有水位组合，在采用DP寻优时直 接查找满足各时段设定梯级蓄能值相应状态组合，可有效避免无效状态组合的计算。为此， 本专利技术提出等蓄能线该一概念来表征同一蓄能值下梯级水电站的不同水位组合。从几何 上看，两座控制型水库的等蓄能线为平面坐标下的等值线；=座控制型水库时，等蓄能线扩 展为S维欧氏空间中一张曲面，即等蓄能面；N座控制型水库时则为N维空间坐标下的超平 面。控制型水库为例，如图2所示，图2(a)中1、2、3分别为S组等蓄能面，取其中一组 进行投影，得到该等蓄能面下的系列等蓄能线，图2化)a。、b。、C。、d。所示。 等蓄能线具有如下性质；（1)等蓄能线上每一点均表示一种梯级电站水位组合， 同一条等蓄能线所有点蓄能值相等；(2)不同等蓄能线不能相交；（3)等蓄能线愈密集，表 示蓄能增幅愈大；愈稀疏，表示蓄能增幅愈小。 等蓄能线的确定方法如下： [001引1.梯级电站分组；将梯级控制型电站自上游至下游划分两组，设N为梯级控制型 电站个数，其中，1至N-1号电站为第一组，N号电站为第二组； 2.组间蓄能粗分：假设给定蓄能值为F，根据控制计算精度设定蓄能值变化增量 为A，则离散份数K = F/A ;依次给定第一组蓄能值为k A化=0, 1，…，K)，则第二组蓄能 值为化-k) A，根据式ESi，t= {/n J确定N号电站水位； 3.组内蓄能细分：判断N > 3是否成么若是，则令N = N-1，重复步骤（1)进行组 内划分，直至各子分组内仅有一个电站，按照步骤（2)将第一组总蓄能k A递归分配至各子 分组，否则，试算确定第一组内电站水位； 4.获取水位组合；将所有控制型电站水位计算完成，则获得一系列梯级电站水位 组合，即该给定蓄能下的等蓄能线； 5.改变给定蓄能值，重复步骤（1)-(4)，获得满足计算精度的所有梯级水电站群 等蓄能线。 第二阶段：动态规划求解。 1.根据调度要求和径流资料选取月为计算时段，令t = 1，给定调节性能较差水库 始末水位； 2.根据各时段给定蓄能值，利用等蓄能线，确定不同时段可行水位离散区间； 3.离散水库A或B水位值，查等蓄能线确定另一水库水位值，W此确定各时段的系 列水位组合； W两控制型水库的等蓄能线为例，如图3所示，假定给定蓄能值为C时，等蓄能线 的使用方法如下： (1)假定已知A电站水位（图中①点），由①点沿垂直方向引直线至蓄能值为C的 等蓄能线，交于点②，再由②点沿垂直方向引直线至B电站水位坐标轴，交于点⑨，由此得 到A、B电站的水位组合； 似变动A电站水化重复步骤（1)，可得到相应B电站水化由此得到一系列A、B 电站在给定蓄能值为C时的水位组合； (3)采用传统优化调度方法在给定各时段蓄能值的基础上进行寻优，确定调度期 内不同水库最优水位变化路径。 4.利用动态规划状态转移方程顺向递推至t = T，确定梯级水电站群总发电量最 大的水位组合最优路径； 5.根据动态规划逆向求解，获得各时段最优水位组合及最大发电量； [002引 6.计算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种梯级蓄能控制下水电站群长期优化调度方法，其特征包括如下步骤：(1)梯级电站分组：将梯级控制型电站自上游至下游划分两组，设N为梯级控制型电站个数，其中，1至N‑1号电站为第一组，N号电站为第二组；(2)组间蓄能粗分：假设给定蓄能值为F，根据控制计算精度设定蓄能值变化增量为Δ，则离散份数K＝F/Δ；依次给定第一组蓄能值为kΔ(k＝0,1,···,K)，则第二组蓄能值为(K‑k)Δ，根据式ESi,t＝{[Vi,t+WT(i)]/ηi}确定N号电站水位；(3)组内蓄能细分：判断N≥3是否成立，若是，则令N＝N‑1，重复步骤(1)进行组内划分，直至各子分组内仅有一个电站，按照步骤(2)将第一组总蓄能kΔ递归分配至各子分组，否则，试算确定第一组内电站水位；(4)获取水位组合：将所有控制型电站水位计算完成，则获得一系列梯级电站水位组合，即该给定蓄能下的等蓄能线；(5)改变给定蓄能值，重复步骤(1)‑(4)，获得满足计算精度的所有梯级水电站群等蓄能线；(6)根据调度要求和径流资料选取月为计算时段，令t＝1，给定调节性能较差水库始末水位；(7)根据各时段给定蓄能值，利用等蓄能线，确定不同时段可行水位离散区间；(8)离散水库A或B水位值，查等蓄能线确定另一水库水位值，以此确定各时段的系列水位组合；(9)利用动态规划状态转移方程顺向递推至t＝T，确定梯级水电站群总发电量最大的水位组合最优路径；(10)根据动态规划逆向求解，获得各时段最优水位组合及最大发电量；(11)计算结束，输出结果。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：武新宇，牛文静，冯仲恺，曾筠，程春田，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21