一种梯级水电站群短期调峰实用化求解方法技术

本发明专利技术提供了一种梯级水电站群短期调峰实用化求解方法，首先采用分段法将日负荷曲线重构为与实际负荷趋势相似但更为平整的新负荷曲线；其次以期末水位或日发电量为控制目标，采用改进逐次切负荷法生成平稳且满足约束条件的初始出力过程；然后采用分段弃水修正策略，变步长增减弃水时段出力直至弃水处理完毕；最后以剩余负荷最大值最小为目标，依电站上下游顺序循环执行改进逐次切负荷法和弃水修改策略直至目标函数值变化满足精度要求。对于调节能力较差、上下游水力联系紧密、机组开停机依靠人工调整的梯级水电站群，本发明专利技术能快速制定出兼顾调峰和水资源充分利用的调度方案，能够有效提高流域集控中心制作日前方案水平。平。平。

【技术实现步骤摘要】
一种梯级水电站群短期调峰实用化求解方法


[0001]本专利技术属于水电站调度优化
，特别是涉及一种梯级水电站群短期调峰实用化求解方法。

技术介绍

[0002]随着电网峰谷差逐年加大以及间歇式新能源装机比重迅速提升，电网调峰问题越来越严峻。而水电机组因具有启停迅速、安全可靠、跟踪负荷强、近似零污染等优点，一直是电网最优质的调峰电源，因此，开展水电特别是梯级水电站群调峰方法研究对缓解电网调峰压力，以及保障我国实现低碳目标具有重要意义。
[0003]目前，国内外学者针对水电调峰问题进行大量研究，主要集中在单电网调峰问题、多电网调峰问题、辅助新能源消纳问题等，主要模型有调峰电量最大、调峰效益最大、余荷最大值最小、余荷方差或均方差最小等，也有学者耦合联动分析理论建立多调峰指标水电短期调度模型。这些模型及求解方法能够取得一定的调峰效果，但在实际应用时仍然面临着不同程度的困难，首先，这些模型涉及到大量的非线性约束，求解时若采用线性规划方法对其线性化处理容易导致计算结果失真；其次是传统动态规划及其改进方法通常比较复杂，加大了调度人员的理解难度，且随着电站个数及时段数增加求解效率急剧下降，容易陷入“维数灾”，而智能算法计算结果不稳定难以满足生产需求。
[0004]受限于水库群调节能力差异大、上下游水力联系紧密以及大量非线性时空约束高度耦合等难题，构建出实用性强、普适性好和计算效率高的调峰模型及求解方法仍然面临很大的挑战。

技术实现思路

[0005]当前我国大部分水电站水库调节性能较差、上下游水力联系紧密、机组开停机仍然依靠人工调整，为解决这类水电站群快速制定合理的短期调度方案的问题，本专利技术从实用化角度出发，提出一种梯级水电站群短期调峰实用化求解方法。
[0006]一种梯级水电站群短期调峰实用化求解方法，其特征在于：首先采用分段法将日负荷曲线重构为与实际负荷趋势相似但更为平整的新负荷曲线；其次以期末水位或日发电量为控制目标，采用改进逐次切负荷法生成平稳且满足约束条件的初始出力过程；然后采用分段弃水修正策略，变步长增减弃水时段出力直至弃水处理完毕；最后以剩余负荷最大值最小为目标，依电站上下游顺序循环执行改进逐次切负荷法和弃水修改策略直至目标函数值变化满足精度要求。
[0007]一种梯级水电站群短期调峰实用化求解方法，具体操作步骤如下：
[0008]步骤1，重构负荷：
[0009]采用分段法将日负荷曲线重构为与实际负荷趋势相似但更为平整的新负荷曲线；
[0010]步骤2，计算梯级各水电站出力过程：
[0011]以期末水位或日发电量为控制目标，采用改进逐次切负荷法生成平稳且满足约束
条件的出力过程；
[0012]步骤3，处理弃水：
[0013]采用分段弃水修正策略，变步长增减弃水时段出力直至各电站弃水处理完毕；
[0014]步骤4，短期调峰发电计划制定：
[0015]以剩余负荷最大值最小为目标，依电站上下游顺序循环执行改进逐次切负荷法和弃水修改策略直至目标函数值变化满足精度要求。
[0016]所述步骤1中采用分段法重构负荷的详细步骤为：
[0017]步骤1.1，将日负荷曲线分割成若干个高峰时段和低谷时段；
[0018]步骤1.2，分别取每个高峰时段和低谷时段的最小值作为重构负荷值，函数表达式如下：
[0019][0020]式中，t表示一天当中的第t个时刻，通常以15min为间隔将一天划分为96 个时刻；L
t
表示第t时刻的重构负荷值，单位为：MW；C
t
表示第t时刻的日负荷曲线值，单位为：MW；x表示日负荷曲线分割后的编号；X表示日负荷曲线分割后的段数；T
x
、T
x+1
表示第x个分段负荷的起始和结束时刻。
[0021]所述步骤2中改进逐次切负荷法的详细步骤为：
[0022]步骤2.1，定义外部迭代次数为i；
[0023]步骤2.2，定义当前电站为m，内部迭代次数为j；
[0024]步骤2.3，定义切割中心线和切割带位置，改进逐次切负荷法的初始切割中心线为：其切割带上限为：切割带下限为：其中带宽：定义切割带上下移动步长为式中，和分别表示重构负荷的最大值、最小值，单位为：MW；和分别表示电站m在第t时刻的出力上限和出力下限，单位为：MW；W
m
∈(0,1]表示电站m的调峰幅度，引入调峰幅度W
m
有两个目的，首先能够避免上游电站大幅调峰而导致下游调节能力较差电站大量弃水，其次能够提高算法求解效率，避免长时间陷入弃水处理问题；
[0025]步骤2.4，逐时刻计算电站m的出力过程
[0026][0027]式中，t表示一天当中的第t个时刻，通常以15min为间隔将一天划分为96 个时刻；表示电站m在第t时刻的出力，单位为：MW；L
t
表示第t时刻的重构负荷值，单位为：MW；和分别表示电站m在第t时刻出力约束最大值、最小值，单位为：MW；表示电站m的切割带带宽，单位为： MW；
[0028]步骤2.5，校正电站m的电力约束，依次校正电站的振动区约束式、开停机持续时段
约束式、持续时段约束式、爬坡速率约束式、最大最小出力限制约束以及日前衔接约束；
[0029]步骤2.6，校正电站m的水力约束，用以电定水算法校正电站m的发电计划，约束条件包括：水量平衡方程式、水位上下限约束、发电流量上下限约束、最小出库流量约束式；
[0030]步骤2.7，判断电站控制方式与目标值差距情况，若电站按期末水位控制，则计算若电站按日发电量控制，则计算如果或表示电站没有达到预期控制目标，转到步骤2.8，否则转到步骤2.9；式中和分别表示电站m在T时刻的库水位和目标水位，单位为：m；E
m
、分别表示电站m的日发电量和目标电量，单位为：万kWh；分别表示期末水位和日发电量与目标值的差值，单位分别为：m、万kWh；Δε表示期末水位或日发电量与目标值差值的精度要求；
[0031]步骤2.8，判断搜索方向和调整搜索步长，若或表示电站发电量过小，下一轮搜索方向为增加电站出力才能满足控制条件；若或表示电站发电量过大，下一轮搜索方向为减小电站出力；为了加快搜索效率，采用动态搜索步长，若第j轮与j
‑
1轮搜索方向一致，则搜索步长若前后两次搜索方向不一致，表示上一轮搜索步长过大，跨过了最优解，需要反向搜索，在上一轮的基础上重新调整搜索步长更新中心线及带宽上下限，回到步骤 2.4；式中分别表示期末水位和日发电量与目标值的差值，单位分别为：m、万kWh；Δε表示期末水位或日发电量与目标值差值的精度要求； A∈(1,2)是加速系数，为避免陷入死循环，该值不可以取整数；
[0032]步骤2.9，校正电站m弃水约束，若m＜M，则m＝m+1，转步骤2.1；否则转步骤2.10，式中M表示水电站数量；
[0033]步骤2.10，计算目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯级水电站群短期调峰实用化求解方法，其特征在于：首先采用分段法将日负荷曲线重构为与实际负荷趋势相似但更为平整的新负荷曲线；其次以期末水位或日发电量为控制目标，采用改进逐次切负荷法生成平稳且满足约束条件的初始出力过程；然后采用分段弃水修正策略，变步长增减弃水时段出力直至弃水处理完毕；最后以剩余负荷最大值最小为目标，依电站上下游顺序循环执行改进逐次切负荷法和弃水修改策略直至目标函数值变化满足精度要求。2.根据权利要求1所述的一种梯级水电站群短期调峰实用化求解方法，其特征在于，具体操作步骤如下：步骤1，重构负荷：采用分段法将日负荷曲线重构为与实际负荷趋势相似但更为平整的新负荷曲线；步骤2，计算梯级各水电站出力过程：以期末水位或日发电量为控制目标，采用改进逐次切负荷法生成平稳且满足约束条件的出力过程；步骤3，处理弃水：采用分段弃水修正策略，变步长增减弃水时段出力直至各电站弃水处理完毕；步骤4，短期调峰发电计划制定：以剩余负荷最大值最小为目标，依电站上下游顺序循环执行改进逐次切负荷法和弃水修改策略直至目标函数值变化满足精度要求。3.根据权利要求2所述的一种梯级水电站群短期调峰实用化求解方法，其特征在于，所述步骤1中采用分段法重构负荷的详细步骤为：步骤1.1，将日负荷曲线分割成若干个高峰时段和低谷时段；步骤1.2，分别取每个高峰时段和低谷时段的最小值作为重构负荷值，函数表达式如下：式中，t表示一天当中的第t个时刻，通常以15min为间隔将一天划分为96个时刻；L
t
表示第t时刻的重构负荷值，单位为：MW；C
t
表示第t时刻的日负荷曲线值，单位为：MW；x表示日负荷曲线分割后的编号；X表示日负荷曲线分割后的段数；T
x
、T
x+1
表示第x个分段负荷的起始和结束时刻。4.根据权利要求2所述的一种梯级水电站群短期调峰实用化求解方法，其特征在于，所述步骤2中改进逐次切负荷法的详细步骤为：步骤2.1，定义外部迭代次数为i；步骤2.2，定义当前电站为m，内部迭代次数为j；步骤2.3，定义切割中心线和切割带位置，改进逐次切负荷法的初始切割中心线为：其切割带上限为：切割带下限为：其中带宽：定义切割带上下移动步长为式中，和分别表示重构负荷的最大值、最小值，单位为：MW；和
分别表示电站m在第t时刻的出力上限和出力下限，单位为：MW；W
m
∈(0,1]表示电站m的调峰幅度，引入调峰幅度W
m
有两个目的，首先能够避免上游电站大幅调峰而导致下游调节能力较差电站大量弃水，其次能够提高算法求解效率，避免长时间陷入弃水处理问题；步骤2.4，逐时刻计算电站m的出力过程逐时刻计算电站m的出力过程式中，t表示一天当中的第t个时刻，通常以15min为间隔将一天划分为96个时刻；表示电站m在第t时刻的出力，单位为：MW；L
t
表示第t时刻的重构负荷值，单位为：MW；和分别表示电站m在第t时刻出力约束最大值、最小值，单位为：MW；表示电站m的切割带带宽，单位为：MW；步骤2.5，校正电站m的电力约束，依次校正电站的振动区约束式、开停机持续时段约束式、持续时段约束式、爬坡速率约束式、最大最小出力限制约束以及日前衔接约束；步骤2.6，校正电站m的水力约束，用以电定水算法校正电站m的发电计划，约束条件包括：水量平衡方程式、水位上下限约束、发电流量上下限约束、最小出库流量约束式；步骤2.7，判断电站控制方式与目标值差距情况，若电站按期末水位控制，则计算若电站按日发电量控制，则计算如果或表示电站没有达到预期控制目标，转到步骤2.8，否则转到步骤2.9；式中和分别表示电站m在T时刻的库水位和目标水位，单位为：m；E
m
、分别表示电站m的日发电量和目标电量，单位为：万kWh；分别表示期末水位和日发电量与目标值的差值，单位分别为：m、万kWh；Δε表示期末水位或日发电量与目标值差值的精度要求；步骤2.8，判断搜索方向和调整搜索步长，若或表示电站发电量过小，下一轮搜索方向为增加电站出力才能满足控制条件；若或表示电站发电量过大，下一轮搜索方向为减小电站出力；为了加快搜索效率，采用动态搜索步长，若第j轮与j
‑
1轮搜索方向一致，则搜索步长若前后两次搜索方向不一致，表示上一轮搜索步长过大，跨过了最优解，需要反向搜索，在上一轮的基础上重新调整搜索步长更新中心线及带宽上下限，回到步骤2.4；式中分别表示期末水位和日发电量与目标值的差值，单位分别为：m、万kWh；Δε表示期末水位或日发电量与目标值差值的精度要求；A∈(1,2)是加速系数，为避免陷入死循环，该值不...

【专利技术属性】
技术研发人员：程雄，陈庆宁，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：