[发明专利]一种承担调峰任务的一库多级式梯级库群短期计划制定方法

权利要求书

1.一种承担调峰任务的一库多级式梯级库群短期计划制定方法，其特征在于，首先，依据电网负荷曲线分布特征采用模糊半梯级隶属度函数划分峰谷时段，调节电站峰、平、谷比例确定电站典型调峰曲线；然后，采用粒子群算法求解厂间电量分配的过程；最后，计算过程中为减少弃水的发生采用弃水调整策略对各电站出力过程进行修正，最大限度减少弃水；具体步骤如下：

(1)基于模糊半梯级隶属度函数的峰谷时段识别

基于水电出力与系统负荷峰谷趋势一致实现水电对系统负荷的削峰填谷，采用模糊半梯级隶属度函数描述日负荷各时段处于峰、谷时段的可能性；将一天分为96时段，时段集合记为T＝{1,…,…,96}，对应的负荷值为P＝{p₁,…,p_t…,p₉₆}；采用偏大型半梯形隶属度函数确定负荷曲线上各时段负荷处于峰时段的可能性A(p_t)；采用偏小型半梯形隶属度函数确定负荷曲线上各时段负荷处于谷时段的可能性B(p_t)，数学表达如式(12)-(13)：

A(p_t)＝(p_t-p_min)/(p_max-p_min) (12)

B(p_t)＝(p_max-p_t)/(p_max-p_min) (13)

式中：p_t为t时段对应的负荷值；p_max为负荷曲线上的最大值；p_min为负荷曲线上的最小值；

模糊半梯级隶属度函数法进行峰谷时段划分需要选定隶属度特征阈值λ，λ∈[0,1]；设峰、谷时段隶属度特征阈值为λ₁和λ₂；将峰、平、谷时段分别记为集合则设λ₁对应峰时段的时段数为n₁，λ₂对应谷时段的时段数为n₂，则平时段的时段数为96-n₁-n₂；

(2)基于峰谷时段划分的典型调峰曲线的确定

A.确定电站的峰、平、谷出力比，包括平峰出力比θ₁和谷峰出力比θ₂，其中θ₁,θ₂∈(0,1)，峰、平、谷出力比初始采用实际调度统计的平均值或根据调度经验确定或根据调度要求设定；

B.根据电网典型电力负荷过程确定峰、平、谷时段，作为电站出力的峰、平、谷时段；

C.峰时段出力设定为1，平时段及谷时段出力则为θ₁及θ₂；得到各电站的典型调峰曲线α＝{α₁,...,α_t,...,α_T}；其中

(3)基于粒子群算法PSO的厂间电量分配

以调度期末梯级总蓄能最大为适应度函数，以梯级水电站群各电站的日总电量为决策变量，即把电站的日总电量决策过程看成是粒子在I维空间内的飞行轨迹，粒子位置代表各电站的日总出力，I表示梯级水电站总数；应用PSO求解厂间电量分配的迭代过程为：

式中：i表示粒子编号，k表示迭代次数，ω是惯性权重系数，c₁,c₂为学习因子，r₁,r₂为[0,1]之间的随机数；x_i(k)为粒子的位置，v_i(k)表示粒子的飞行速度；p_i(k)表示粒子个体极值，p_g(k)表示全局极值；

对每一个粒子计算适应度时，根据来水，采用定出力、流量试算法进行调节计算；惩罚函数法处理不满足任一约束条件的情况；

(4)启发式弃水调整策略

A.当前最上游弃水电站记为m，最后一个弃水时段记为t；

B.对m电站以步长Δζ上调t时段出力，重新调节计算，更新t；

C.对m电站向前(t-1，t-2)以步长Δζ上调出力，重新调节计算，更新t；

D.对m-1电站t时段以步长Δζ下调出力，重新调节计算；若上下游滞时不可忽略则提前τ_i进行调整，更新t；

E.对m-1电站向前(t-1，t-2)下调出力，重新调节计算更新t；

步骤(4)中的A-D是一组上下游水库的循环调整；对梯级电站自上游到下游，重复上述子步骤A-D操作，直至所有电站不发生弃水或弃水不再减少。

2.根据权利要求1所述的一种承担调峰任务的一库多级式梯级库群短期计划制定方法，其特征在于，一库多级式梯级库群短期计划的目标为期末蓄能最大，满足梯级日总电量需求的前提下，实现最大限度减小龙头电站的发电流量，充分利用下游电站高水头发电，通过典型调峰曲线实现梯级调峰目的；

目标函数如下：

单个水电站的蓄能值计算公式如下：

梯级蓄能计算公式如下：

式中：i表示电站自上游至下游编号，i＝1,2,...,I；t表示时段编号，t＝1,2,...,T；S_i,t表示电站i在t时段末的蓄能值；W_i,t表示电站i在t时段末的可用水量，等于当前水位及死水位之间的库容；γ_i,t表示电站i在t时段末的平均耗水率，采用该水电站当前水位对应的耗水率与死水位对应的耗水率的平均值；为梯级水电站群在t时段末的总蓄能值；从而得出梯级水电站群期末蓄能最大模型的目标函数为：

需满足如下约束条件：

A.梯级日总电量约束：

式中：α_i,t为电站i在时段t的出力与最大出力的比值，其中p_i,t为电站i在时段t的出力，单位MW；为电站i的日最大出力；Δt为时段间隔，单位小时；E为梯级日总电量，单位MWh；

B.水量平衡约束：

式中：v_i,t表示电站i在时段t的库容，I_i,t表示电站i在时段t的区间入流，u_i,t表示电站i在时段t的出库流量，包括发电流量q_it及弃水流量τ_i表示一库多级梯级库群上游i-1电站到电站i的滞时；

C.电站出力约束：

式中：p_i,t、分别为电站i在时段t的出力下限及上限；

D.发电流量约束：

式中：q_i,t为电站i在时段t的发电流量上、下限约束；

E.出库流量约束：

式中：u_i,t为电站i在时段t的出库流量上、下限；

F.水位约束：

式中：为电站i在t时段初的坝上水位，为其上、下限；

G.日调节及以下电站末水位约束：

式中：为调度期末水位控制值，控制在一库多级式梯级水电站群下游日调节以下的电站，采用高水位控制期末水位，以维持下游电站高水头运行；

H.出力曲线：

p_i,t＝f_i(q_i,t,h_i,t) (12)

式中：f_i(*)表示电站动力特性曲线，即出力、发电流量及水头的三维关系曲线；

I.水头计算：

式中：Δh_i,t表示电站i在时段t的水头损失，水头损失一日内取定值；

J.坝下水位计算：

式中：f_i^D(*)表示电站尾水位曲线，即尾水位、出库流量及下游电站坝上水位的三维关系。