一種基于指標(biāo)排序的梯級水電站群超短期調(diào)度方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)規(guī)劃和調(diào)度運(yùn)行領(lǐng)域，特別涉及一種基于指標(biāo)排序的梯級水電站 群超短期調(diào)度方法。 技術(shù)背景
[0002] 近十年，我國水電發(fā)展迅猛，水電富集的省網(wǎng)所管理水電裝機(jī)規(guī)模日趨龐大，如何 合理安排水電調(diào)度計劃成為水電富集省網(wǎng)目前亟待解決理論與實踐難題。尤其是超短期 調(diào)度，它是一個持續(xù)滾動修正的過程，但目前區(qū)間來水預(yù)報主要依靠人工計算與經(jīng)驗調(diào)度， 上下游梯級電站發(fā)電計劃的匹配調(diào)整往往通過人工計算初略調(diào)整，調(diào)度員對于梯級電站發(fā) 電變化調(diào)整缺少提前準(zhǔn)確預(yù)判，無法精確計算各電站發(fā)電要求，造成日前制定的96點發(fā)電 計劃與實際調(diào)度時相差甚大，水庫日末水位和電站日電量很難達(dá)到預(yù)控目標(biāo)，棄水和出力 受阻等現(xiàn)象時有發(fā)生，直接影響整個電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。目前，國內(nèi)外學(xué)者 已經(jīng)在超短期調(diào)度方面做了很多研究，但國內(nèi)學(xué)者關(guān)注的重點是以節(jié)能減排為目標(biāo)的火電 機(jī)組超短期調(diào)度，國外學(xué)者關(guān)注的重點是以成本最小或利益最大為目標(biāo)的實時電力市場交 易。本發(fā)明研究的對象為梯級水電站群，關(guān)注的重點是如何避免棄水和水庫調(diào)度達(dá)到預(yù)期 目標(biāo)，由于受到嚴(yán)格的上下游水力、電力聯(lián)系、棄水、末水位控制等約束限制，大規(guī)模梯級水 電站群超短期調(diào)度在系統(tǒng)建模與求解方面較現(xiàn)有超短期調(diào)度方法存在較大的區(qū)別。
[0003] 本發(fā)明成果前瞻電網(wǎng)未來發(fā)展，目前國內(nèi)相關(guān)研究成果和文獻(xiàn)報道大多針對火電 站超短期發(fā)電調(diào)度，尚未見過基于指標(biāo)排序的梯級水電站群超短期調(diào)度方法。本成果為梯 級水電站群超短期調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)提供了堅實的理論基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于指標(biāo)排序的梯級水電站群超短期調(diào)度 方法，充分利用超短期負(fù)荷預(yù)測信息和徑流預(yù)測信息，以調(diào)度期末理想水位偏差為指標(biāo)對 電站進(jìn)行排序，生成電站集合，實時調(diào)整日前發(fā)電計劃，滾動生成超短期發(fā)電計劃，可滿足 超短期調(diào)度的安全性、時效性、實用性、經(jīng)濟(jì)性的要求。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：本發(fā)明揭示了一種基于指標(biāo)排序的梯級水電站群超短期調(diào) 度方法，按照下述步驟（1)-(8)實現(xiàn)電站日前發(fā)電計劃實時調(diào)整：
[0006] (1)預(yù)報區(qū)間來水。一般來說，電站的區(qū)間來水在超短期時段內(nèi)（如多個連續(xù)15 分鐘內(nèi)）不會發(fā)生突變，因此，可以根據(jù)前幾個時段實際的區(qū)間來水利用時間序列方法預(yù) 測下一時段的區(qū)間來水，若實時數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，該方法可以保證預(yù)測精度達(dá)到95 %以上。
[0007] (2)上下游流量演算。若上游出庫流量與下游入庫流量過程相關(guān)系數(shù)達(dá)到0. 9以 上，表明下游入庫流量主要受上游出庫流量影響，則采用滯后演算法計算上游電站的出庫 流量到達(dá)下游電站的流量；若相關(guān)系數(shù)小于〇. 9,表明相關(guān)性較弱，則采用馬斯京根法來計 算上游電站的出庫流量到達(dá)下游電站的流量。
[0008] (3)末水位校核。根據(jù)預(yù)報的區(qū)間來水和電站日前發(fā)電計劃，采用以電定水算法 校正當(dāng)前時刻之后未來8小時的水庫末水位過程。①當(dāng)電站有棄水時，判斷電站在當(dāng)前時 段至棄水時段的出力和發(fā)電流量是否達(dá)到最大，若已達(dá)到最大，則正常棄水；若沒有達(dá)到最 大，則當(dāng)前時段至棄水時段按發(fā)電流量空閑比例增加發(fā)電流量；②若電站水位降至死水位， 則各時段均勻減少發(fā)電流量，時刻保證電站水位在死水位以上。末水位校核之后，各電站的 調(diào)整出力為<，式中m表示電站，t表示時刻。
[0009] (4)計算負(fù)荷偏差。根據(jù)最新的預(yù)測負(fù)荷U和電站的調(diào)整出力$，計算t時刻系 統(tǒng)負(fù)荷偏差c 若負(fù)荷偏差在平衡電廠調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，則直接利用平衡電廠調(diào) 節(jié)負(fù)荷偏差，跳轉(zhuǎn)到步驟（8);若負(fù)荷偏差超過平衡電廠可調(diào)范圍，則轉(zhuǎn)到步驟（5)。
[0010] (5)量化指標(biāo)。根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷偏差和調(diào)度期末理想水位偏差相對值量化指標(biāo)，生成 電站計算序位：當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷偏差為正，水位正偏差相對值越大，計算序位越靠前，簡稱正序 位；當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷偏差為負(fù)，水位負(fù)偏差相對值越大，計算序位越靠前，簡稱負(fù)序位。
[0011] (6)調(diào)整電站出力。根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷偏差A(yù)pt與各電站空閑容量/4^的比例關(guān) 系，動態(tài)調(diào)整電站出力：當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷偏差為正，表示電網(wǎng)缺電，需要增加電站出力，按電站正 序位依次增加各電站出力，直至系統(tǒng)負(fù)荷與總出力相等；當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷偏差為負(fù)，表示電網(wǎng)電 力富余，需要減少電站出力，按電站負(fù)序位依次減少各電站出力，直至系統(tǒng)負(fù)荷與總出力相 等。
[0012] (7)新的超短期調(diào)度計劃。利用步驟（6)得到的調(diào)整出力，重新對各電站進(jìn)行以電 定水算法校核末水位。
[0013] (8)收斂條件。若系統(tǒng)負(fù)荷偏差為0,則當(dāng)前時刻停止計算；若系統(tǒng)負(fù)荷偏差不為 0,則重復(fù)步驟（4)-(7)。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是前瞻電網(wǎng)未來發(fā)展，為梯級水電站群超短期調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)提 供了堅實的理論基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0015] 圖1是梯級水電站群超短期發(fā)電計劃調(diào)整方法流程圖。
[0016] 圖2是梯級水電站群超短期調(diào)度計劃出力與調(diào)整出力結(jié)果示意圖。
[0017] 圖3是梯級水電站群超短期調(diào)度計劃水位與調(diào)整水位結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0019] 梯級水電站群超短期調(diào)度是保證電力系統(tǒng)運(yùn)行效益和水資源綜合利用效益的有 效手段。本發(fā)明的梯級水電站群超短期發(fā)電計劃調(diào)整目標(biāo)為調(diào)度期末計算水位與理想水位 最大偏差最小，為避免不同電站水位量級不同而引起目標(biāo)函數(shù)值存在較大差異，本發(fā)明采 用調(diào)度期末計算水位與理想水位相對偏差最大值最小，其目標(biāo)函數(shù)為：
[0020]
[0021] 式中：F表示所有電站調(diào)度期末水位相對偏差最大值；表示電站m在調(diào)度期末 計算水位與理想水位偏差相對值；Ζ,Τ表示電站m在T時刻末的最高水位；Zf和乏I表示電 站m在T時刻末的計算水位和理想水位。本發(fā)明的計算時間間隔為15分鐘，計算周期為8 小時，若t表示當(dāng)前時刻，則T=t+32 ;M表示參與計算電站總數(shù)。
[0022] 其約束條件表達(dá)式如下：
[0023] (a)水量平衡
[0024]
[0025] 式中：β;,、<、<分別為電站m在t時段初的入庫流量、發(fā)電流量、棄水流量，單 位m3/s;=和C1表示電站m在t時段初末庫容，單位m3;Δt= 15X60,單位s。
[0026] (b)電網(wǎng)電力平衡約束
[0027]
[0028] 式中為電站m在t時段的出力，單位麗；L%t時段電網(wǎng)負(fù)荷，單位麗。
[0029] (c)發(fā)電流量約束
[0030]
[0031] 式中：?",、
〇別為電站m在t時段的發(fā)電流量上、下限，單位m3/s。
[0032](d)出庫流量約束
[0033]
[0034] 式中：心為電站m在t時段的出庫流量及其上、下限，單位m3/s。
[0035] D1^7卜伯·的市
[0036]
[0037] 式中：Z("、E,、乙分別為電站m在t時段末的上游水位及其上、下限，單位m。
[0038] (f)電站出力約束
[0039]
[0040] 式中：乂、￡=分別為電站m在t時段的電站出力上、下限，單位麗。
[0041] 本發(fā)明的梯級水電站群超短期調(diào)度根據(jù)調(diào)度期末計算水位與理想水位相對偏差 值對電站進(jìn)行排序，當(dāng)Apt> 〇時，系統(tǒng)負(fù)荷為正偏差，電站需加大出力，調(diào)度期末水位正 偏差相對值越高，優(yōu)先級越高；當(dāng)Apt< 〇時，系統(tǒng)負(fù)荷為負(fù)偏差，電站需降低出力，調(diào)度期 末水位負(fù)偏差相對值越大，優(yōu)先級越尚。
[0042] 圖1是梯級水電站群超短期發(fā)電計劃調(diào)整方法流程圖。根據(jù)上述思想，一次完整 的發(fā)電計劃調(diào)整應(yīng)按照下述步驟（1)-(8)予以實現(xiàn)：
[0043] (1)預(yù)報區(qū)間來水。一般來說，電站的區(qū)間來水在超短期時段內(nèi)（如多個連續(xù)15 分鐘內(nèi)）不會發(fā)生突變，因此，可以根據(jù)前幾個時段實際的區(qū)間來水利用時間序列方法預(yù) 測下一時段的區(qū)間來水，若實時數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，該方法可以保證預(yù)測精度達(dá)到95 %以上。
[0044] (2)上下游流量演算。若上游出庫流量與下游入庫流量過程相關(guān)系數(shù)達(dá)到0. 9以 上，表明下游入庫流量主要受上游出庫流量影響，則采用滯后演算法計算上游電站的出庫 流量到達(dá)下游電站的流量；若相關(guān)系數(shù)小于〇.9,表明相關(guān)性較弱，則采用馬斯