一种多尺度协同控制的梯级水电站群智能调度方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多尺度协同控制的梯级水电站群智能调度方法及系统，该方法针对不同时间尺度上水电站调度特性与要求，构建“15分钟

【技术实现步骤摘要】
一种多尺度协同控制的梯级水电站群智能调度方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种多尺度协同控制的梯级水电站群智能调度方法及系统，属于水库运行调度


技术介绍

[0002]随着新能源大规模建设和并网，水电面临更高强度和频次的调峰调频任务，导致梯级水电站往往存在闸门频繁启闭、水位陡涨陡落等难题，易发生水库拉空、水位超限、机组及闸门设备操作频繁等风险，调度运行难度高、人力工作强度大。造成该问题主要有两方面原因：首先，汛期水电站调度运行技术多针对水电站或机组层面，闸门调度工作仍相对独立，主要依靠人工经验进行调度决策，自动化程度不高，没有实现闸门运用策略的高效生成与机组闸门协同控制；另一方面，关于机组与闸门的协调控制的研究多针对单个径流式水电站，对梯级水电站群机组闸门协同控制尚未有深入研究，径流式水电站水位陡涨陡落的难题仍未得到有效解决。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种多尺度协同控制的梯级水电站群智能调度方法及系统，针对不同时间尺度上水电站调度特性与要求，构建“15分钟
‑
5分钟
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实时”多尺度嵌套的梯级水电站机组
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闸门协同调度数学模型，对梯级水电站群的实时运行进行指导。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]本专利技术一方面提供一种多尺度协同控制的梯级电站群智能调度方法，包括：
[0006]建立长时间尺度调度模型，以预设的长时间尺度为调度间隔，基于流域发电计划与实发电量对未来流域总负荷进行预测，以及在维持径流式电站水位平稳的基础上将流域总负荷分配至各梯级水电站，以及，基于各梯级水电站分配负荷对各梯级水电站未来水位进行推演，确定各梯级水电站在当前长时间尺度上的闸门开度；
[0007]建立短时间尺度调度模型，以预设的短时间尺度为调度间隔，根据来水预测以及当前所属长时间尺度的闸门开度，推求径流式水电站由实际水位调整至目标水位所需要的短期电量；以及当前所属长时间尺度计算完成后，将计算的径流式水电站水位反馈给长时间尺度调度模型；
[0008]建立实时尺度调度模型，基于所计算的短期电量，以满足电网及机组运行为约束，对各梯级水电站进行实时负荷调整，以及当前所属短时间尺度计算完成后，将各水电站当前水位与短时间尺度上目标水位之间的偏差反馈至短时间尺度调度模型。
[0009]进一步的，所述预设的长时间尺度为15分钟，所述预设的短时间尺度为5分钟。
[0010]进一步的，所述基于流域发电计划与实发电量对未来流域总负荷进行预测，包括：
[0011]对过去5年内流域汛期每日总负荷过程进行规律分析，分析出现频率最高的负荷曲线形状，根据该负荷曲线将24小时内的负荷过程划分“峰
‑
平
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枯”三个预测时段；
[0012]选取当前预测日起始时刻所对应的预测时段，根据此预测时段内的已发电量与计
划电量，计算比例系数；
[0013]根据所计算的比例系数对未来24小时的计划负荷曲线形状进行同倍比缩放，得到未来24小时内每15分钟的负荷值，即未来流域总负荷预测值。
[0014]进一步的，所述在维持径流式电站水位平稳的基础上将流域总负荷分配至各梯级水电站，包括：
[0015]将龙头水电站发电流量最大值与最小值作为初始试算区间上下限，选择平均值为当前发电流量；
[0016]根据龙头水电站此时水位，计算耗水率，并计算在当前发电流量下的负荷；
[0017]根据龙头水电站的发电流量、弃水流量、与下游水电站之间的区间径流，依次推算下游水电站的入库流量；
[0018]在下游水电站保持出入库平衡的基础上，计算各水电站在该入库流量下承担的负荷即分配负荷；若计算的负荷超出该水电站的最大负荷，则选择最大负荷为该水电站分配的负荷，若计算的负荷低于该水电站最小负荷，则选择最小负荷为该水电站分配的负荷；
[0019]计算各梯级水电站的分配的负荷之和，并与流域总负荷预测值相比较，若是两者误差在允许误差ε之内，则进行下一调度时段的分配计算；若超出允许误差ε，则根据两者相对关系，调整龙头水电站发电流量初始试算区间上下限，重复上述计算，直至满足允许误差；
[0020]将计算完成的当前调度时段各水电站的水位、发电流量和弃水流量作为下一调度时段的初始状态，对下一调度时段的流域总负荷进行分配。
[0021]进一步的，所述基于各梯级水电站分配负荷对各梯级水电站未来水位进行推演，确定各梯级水电站在当前长时间尺度上的闸门开度，包括：
[0022]在当前闸门开度下，对于梯级水电站的每个水库，根据库容关系曲线由初始水位进行推演，得到时段末水位；以及根据水库的区间径流之和、出库流量及上游水库的出库流量，确定下游水库入库流量；
[0023]建立闸门开度组合表，根据推演结果，判断水库日内调度过程是否满足调度要求，若满足调度要求，则维持当前闸门开度；否则，根据调度目标从预设的闸门操作策略总表中搜索最优闸门开度策略。
[0024]进一步的，所述建立闸门开度组合表，包括：
[0025]以0.1m为步长离散各梯级水电站正常蓄水位至死水位之间的水位区间；
[0026]不同水位下，根据闸门运行方式与运行要求，分析不同水位下的闸门可行组合，保留各水位可行的闸门组合；
[0027]在确定不同水位下的闸门可行组合的基础上，将各闸门开度以0.1m为步长进行离散；
[0028]对于不同的水位、闸门组合和闸门开度组合下，推求各方案下各闸门泄流量之和。
[0029]进一步的，所述以预设的短时间尺度为调度间隔，根据来水预测以及当前所属长时间尺度的闸门开度，推求径流式水电站由实际水位调整至目标水位所需要的短期电量，包括：
[0030]根据各径流式水电站目标水位和当前水位，通过水量平衡计算，得到达到目标水位的出库流量；
[0031]根据当前闸门开度，计算泄洪流量，再根据出库流量计算得到各径流式水电站发电流量；
[0032]通过各径流式水电站之间的耗水率关系曲线，由发电流量推求短期电量值；
[0033]以径流式水电站水位平稳为基础，将所计算的短期电量值分配给各径流式水电站。
[0034]进一步的，所述基于所计算的短期电量，以满足电网及机组运行为约束，对各梯级水电站进行实时负荷调整，包括：
[0035]以电网及机组运行为约束，使径流式水电站执行所分配的短期电量，并将执行的负荷实际发电量与分配的短期电量的差值，交由龙头电站承担；
[0036]在各梯级水电站内部，以水位波动最小及机组状态变化最小的目标行进行负荷分配。
[0037]本专利技术另一方面提供一种多尺度协同控制的梯级电站群智能调度系统，用于实现前述的多尺度协同控制的梯级电站群智能调度方法，所述系统包括：
[0038]长时间尺度调度模块，用于以预设的长时间尺度为调度间隔，基于流域发电计划与实发电量对未来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多尺度协同控制的梯级水电站群智能调度方法，其特征在于，包括：建立长时间尺度调度模型，以预设的长时间尺度为调度间隔，基于流域发电计划与实发电量对未来流域总负荷进行预测，以及在维持径流式电站水位平稳的基础上将流域总负荷分配至各梯级水电站，以及，基于各梯级水电站分配负荷对各梯级水电站未来水位进行推演，确定各梯级水电站在当前长时间尺度上的闸门开度；建立短时间尺度调度模型，以预设的短时间尺度为调度间隔，根据来水预测以及当前所属长时间尺度的闸门开度，推求径流式水电站由实际水位调整至目标水位所需要的短期电量；以及当前所属长时间尺度计算完成后，将计算的径流式水电站水位反馈给长时间尺度调度模型；建立实时尺度调度模型，基于所计算的短期电量，以满足电网及机组运行为约束，对各梯级水电站进行实时负荷调整，以及当前所属短时间尺度计算完成后，将各水电站当前水位与短时间尺度上目标水位之间的偏差反馈至短时间尺度调度模型。2.根据权利要求1所述的一种多尺度协同控制的梯级水电站群智能调度方法，其特征在于，所述预设的长时间尺度为15分钟，所述预设的短时间尺度为5分钟。3.根据权利要求2所述的一种多尺度协同控制的梯级水电站群智能调度方法，其特征在于，所述基于流域发电计划与实发电量对未来流域总负荷进行预测，包括：对过去5年内流域汛期每日总负荷过程进行规律分析，分析出现频率最高的负荷曲线形状，根据该负荷曲线将24小时内的负荷过程划分“峰
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平
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枯”三个预测时段；选取当前预测日起始时刻所对应的预测时段，根据此预测时段内的已发电量与计划电量，计算比例系数；根据所计算的比例系数对未来24小时的计划负荷曲线形状进行同倍比缩放，得到未来24小时内每15分钟的负荷值，即未来流域总负荷预测值。4.根据权利要求3所述的一种多尺度协同控制的梯级水电站群智能调度方法，其特征在于，所述在维持径流式电站水位平稳的基础上将流域总负荷分配至各梯级水电站，包括：将龙头水电站发电流量最大值与最小值作为初始试算区间上下限，选择平均值为当前发电流量；根据龙头水电站此时水位，计算耗水率，并计算在当前发电流量下的负荷；根据龙头水电站的发电流量、弃水流量、与下游水电站之间的区间径流，依次推算下游水电站的入库流量；在下游水电站保持出入库平衡的基础上，计算各水电站在该入库流量下承担的负荷即分配负荷；若计算的负荷超出该水电站的最大负荷，则选择最大负荷为该水电站分配的负荷，若计算的负荷低于该水电站最小负荷，则选择最小负荷为该水电站分配的负荷；计算各梯级水电站的分配的负荷之和，并与流域总负荷预测值相比较，若是两者误差在允许误差ε之内，则进行下一调度时段的分配计算；若超出允许误差ε，则根据两者相对关系，调整龙头水电站发电流量初始试算区间上下限，重复上述计算，直至满足允许误差；将计算完成的当前调度时段各水电站的水位、发电流量和弃水流量作为下一调度时段的初始状态，对下一调度时段的流域总负荷进行分配。5.根据权利要求4所述的一种多尺度协同控制的梯级水电站群智能调度方法，其特征在于，所述基于各梯级水电站分配负荷对各梯级水电站未来水位进行推演，确定各梯...

【专利技术属性】
技术研发人员：闻昕，谭乔凤，刘宇，曾宇轩，陈新宇，吕俞锡，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：