[发明专利]一种梯级水电站短期优化调度方法

说明书

技术领域

本发明属于水文学与运筹学的交叉技术领域，更具体地，涉及一种梯级水电站短期优化调度方法。

背景技术

水电系统短期优化调度可以认为是一个确定性优化问题，求解短期调度问题有传统的数学规划方法和智能算法。智能算法在求解该问题时存在最优解不稳定的不足。目前，尚无利用智能算法成功解决大规模水电系统短期优化的调度问题的实例。因此，当前短期水电调度问题主要应用传统的线性规划或者动态规划等方法求解。然而，利用传统方法求解需要对约束条件进行线性化处理，致使与原问题有所偏差，对于凸规划的问题，多采用分段线性规划的处理以减小误差。然而这些方法在水库群优化调度寻找最优解的过程中，容易过早的陷入局部最优解，导致不能找到理想的最优解。

此外，在厂内机组经济运行中，等微增率和动态规划被广泛用于机组群的负荷分配，但两种方法都未能考虑开、停机的时间耦合约束，应用受到很大限制。国外有报道采用开、停机水量损失来限制频繁开停机运行，但这种水量损失往往难于估算，更为普遍和实用的做法是通过约束开停机持续时间和次数来提高机组运行的安全和稳定性。即便如此，由于问题的离散、非凸和非线性特征，对于规模稍大的水电机组群的联合开停机和负荷优化问题，求解起来也非常困难。

从目前国内外研究的发展趋势看，如何考虑时间和空间约束的耦合，协调控制梯级水电站调度和厂内机组群负荷与开停机优化、并将其纳入到一体化调度和控制体系中，是进一步亟待解决的难题。

从报道情况看，发达国家更为关注梯级水电调度涉及生态、环境、社会的影响，对水电弃能消纳技术的研究鲜有报道。在国内，各大电力、电网公司都相继开展了梯级水电调度高级应用系统的开发，但由于问题复杂、涉及面广，实际上所开发的系统在生产实用上还有相当大差距。从目前研究情况看，无论是国内还是国外，梯级水电和厂内经济运行一般都采用逐级控制的方式，还达到两级一体化协调控制的水平。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明以水电弃能消纳为导向，模拟来回推拉平整土地，研究出了一种全新的“平土”算法，为水库水电站群联合优化调度跳出局部最优或者可行化修正提供一条简单、实用且高效的局部修正算法。采用梯级和厂内两级协调控制技术，同时结合混合整数规划和动态规划，克服大规模水电机组群开停机和负荷优化的维数难题，最终获得水电调度梯级和厂内机组经济运行一体化的发电计划。

本发明提供一种梯级水电站短期优化调度方法，其总体思路是：对水电梯级和厂内机组群分为两级协调控制，包括以下步骤：

步骤1根据径流资料以及梯级水电站的参数，建立所述梯级水电站短期优化调度的多目标优化模型；

步骤2求解所述多目标优化模型的最优解，获得多个水库的出库流量和发电水头过程；

步骤3将获得的所述出库流量和所述发电水头过程作为厂内水电机组群的计算边界条件，建立混合整数规划模型，获得所述厂内水电机组群的最优开停机计划；

步骤4采用动态规划按照给定水量发电量最大化的目标对所述厂内水电机组群进行负荷优化分配；

步骤5根据获得的所述厂内水电机组群优化运行结果更新整个水电站的发电流量上下限，反馈给上级系统，梯级水电调度以此为约束条件，再执行所述步骤2，如此反复迭代直到整个梯级水电站的弃水减小到最小和厂内发电效益最大，获得一体化梯级和厂内最优发电计划。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明基于成熟的数学规划理论，不同于现有水电调度技术多以经验调度为主，可以应用于实际生产调度中，同时克服了现有的诸多智能算法的调度方案生成的最优解不稳定、只停留在理论层面无法应用到实际调度生产中的问题，具有实用性；

2、本发明提出了一种全新的“平土”算法，为水电站优化调度避免陷入局部最优解陷阱提供了一条全新的途径，为当前水电站实际调度提供理论支撑和技术支撑，提高水电站经济效益；

3、本发明采用梯级与电厂两级调度、电厂内开停机和机组负荷优化的两阶段优化，以及混合整数规划和动态规划的应用，克服了大规模水电调度的维数灾问题。

附图说明

图1为本发明梯级水电站短期优化调度方法的流程图；

图2为本发明梯级水电弃能“平土”消纳示意图；

图3为本发明梯级水库“平土”算法“前推”步骤流程图。

具体实施方式