[发明专利]实时负荷变化下水电站多模式时空嵌套出力动态调整方法

说明书

技术领域

本发明属于水电能源优化运行领域，更具体地，涉及一种实时负荷变化下水电站多模式时空嵌套出力动态调整方法。

背景技术

水电站实时负荷调整是在日计划运行的基础上，每隔一定时段(一般为15min)，根据电网的实时负荷指令，按一定准则，对电站机组开停机组合、机组间负荷分配进行调整，得到新的出力计划并执行。实时负荷调整既要降低电站耗水率，又需避免机组频繁操作以保证电站稳定运行，是一个多目标问题。目前，实时负荷调整方法多为单一模式的调整方法，如：按机组容量分配或按等微增率原则分配，这类调整方法没有考虑机组最小开停机时间约束、机组爬坡率约束、振动区约束等，很难满足工程实际需要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种面向水电站实时控制的多模式时空嵌套出力动态调整方法，并运用空间和时间动态规划算法对实时负荷调整问题进行时空嵌套动态求解，实现基于安全和经济性的水电站实时出力调整和自动发动控制。

本发明提出的实时负荷变化下水电站多模式时空嵌套出力动态调整方法，充分考虑各项工程约束，以实时负荷变化量大小为依据，制定多种模式调整策略，并运用空间和时间动态规划算法对实时负荷调整问题进行时空嵌套动态求解，且在时间动态规划运算中对机组组合状态进行合理识别和筛选，减少遍历状态数，在保证最优解的前提下减少了计算时间。

具体技术方案如下：

步骤一：电网下达新负荷指令判断。

若本时段接到电网下达的新负荷指令则转至步骤二，否则保持原计划运行。

步骤二：负荷调整模式判断。

考虑水电机组单机容量、旋转备用要求、实时负荷变幅及时空动态规划方法的求解效率，共分为4种调整模式。负荷变幅在0～5MW以内，进入模式1，转至步骤3；负荷变幅在5～20MW范围内，进入模式2，转至步骤4；负荷变幅大于20MW且无需开停机操作，进入模式3，转至步骤5；负荷变幅大于20MW且需要开停机操作则进入模式4，转至步骤6。

步骤三：负荷调整模式1。

此时负荷变幅为0～5MW，波动微小，一般由系统负荷特性和机组惯性所吸收，分配方式保持与原计划一致，不做调整。

步骤四：负荷调整模式2。

此时负荷波动为5MW～20MW，仍在较小范围内，若采用动态规划方法重新分配机组负荷则计算成本过大，宜在原有出力计划的基础上按一定准则增减机组所带负荷，使调整后机组出力分配尽量与计划保持一致，避免机组频繁启停或出力大幅波动。具体步骤如下：

①将机组按耗水率从小到大排序，作为增减负荷的优先顺序。

②设实时负荷变化量为Δ(Δ＝实际负荷值-计划负荷值)。若Δ大于0，则在满足出力范围约束、振动区约束和爬坡率约束前提下，从优先顺序最高的机组开始依次向后加负荷，直至Δ等于0；若Δ小于0，在满足出力范围约束、振动区约束和爬坡率约束的前提下，从优先顺序最低的机组开始依次向前减负荷，直至Δ等于0。

③本时段负荷调整完成后，依次检查余留期下一时段到最后时段的出力状态，若出现不满足约束的情况，予以修正。

步骤五：负荷调整模式3。

此时负荷变化大于20MW，若仍采用模式2中的调整方法，则机组出力遍历空间小，局限性大，难以保证最优解。另一方面，原计划开机机组容量仍能满足当前负荷，无需进行开停机操作，在时间尺度上对余留时段机组开机组合无影响，因此只需调用空间动态规划方法，对本时段开机机组进行负荷再分配。具体步骤如下：

①根据机组出力上下限约束、振动区约束、爬坡率约束等确定各台机组的出力范围，并以1MW为步长进行离散，得到若干个可行出力状态。记录第一台机组的所有可行出力状态。

②从第二台机组开始，令当前机组编号k＝2。对k号机的每个可行出力状态，计算k号机该状态下的耗流量，并遍历k-1号机的所有可行状态，将第k号机耗流量与1～k-1号机累计耗流量相加，计算到1～k号机的总耗流量，得到使总耗流量最小的状态并记录。记录包括k号机出力、k号机耗流量、1～k号机总耗流以及k-1号机的出力状态。k号机计算完后令k＝k+1，重复步骤②，直至k＝4。

③从最后一台机开始，由后向前逆序查找，依次记录使总耗流量最小的各台机的状态，得到最优的实时负荷分配方案。

④本时段负荷调整完成后，依次检查余留期下一时段到最后时段的出力状态，若出现不满足约束的情况，予以修正。

步骤六：负荷调整模式4。