[发明专利]一种控制水库水位变动频率的水电站长期优化调度方法

说明书

本发明涉及水力发电调度领域，公开一种控制水库水位变动频率的水电站长期优化调度方法。在以水库水位作为状态变量的动态规划方法中，引入表示水库水位升降状态及变化次数的整数变量，引入描述库水位升降的状态变化的状态转移方程，将升降状态最大改变次数作为约束条件，构建具有水库水位变动频率控制的动态规划模型；即以水电站水库的库水位、升降状态和已发生的状态改变次数作为状态变量，以水量平衡、库水位升降状态和升降次数变化为状态转移方程，对最小出力和弃水采用惩罚函数处理，采用动态规划反向递推方程求解。该方法能够有效解决水电站长期优化调度方案中，与调度实际情况不符的库水位频繁升降问题，提高优化调度结果的实用性。

技术领域

本发明属于水力发电调度领域，涉及一种控制水库水位变动频率的水电站长期优化调度方法。

背景技术

水电是我国乃至世界开发技术完备，规模庞大的可再生能源，水电站的优化调度对于提升水电站运行的效益具有重要作用。目前常用的水电站优化调度动态规划方法主要关注水电发电效益，其结果经常与实际调度习惯不符，特别是水库水位频繁波动，而实际调度中水库在一年中通常只有有限个蓄放过程。因此，亟需提出一种水电优化调度方法，以解决水电站长期优化调度方案中普遍存在的、与调度实际情况不符的库水位频繁升降问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种控制水库水位变动频率的水电站长期优化调度方法，其特点是能够在水电站长期优化调度模型中，进行水位升降次数的控制，并获得不同升降次数控制下的全局最优解，提高优化调度结果的可控性和实用性。

本发明的技术方案为：

一种控制水库水位变动频率的水电站长期优化调度方法，在以水库水位作为状态变量的动态规划方法中，引入表示水库水位升降状态及变化次数的整数变量，引入描述库水位升降的状态变化的状态转移方程，将升降状态最大改变次数作为约束条件，构建具有水库水位变动频率控制的动态规划模型，具体为，以水电站水库的库水位、库水位升降状态和已发生的状态改变次数作为状态变量，以水量平衡、库水位升降状态和升降次数变化作为状态转移方程，并设定约束条件，对最小出力和弃水采用惩罚函数处理，采用动态规划反向递推方程求解目标函数。步骤如下：

步骤1、读取水电站数据，将水库t时段水位在最大、最小值之间均匀离散并得到M_t个水位离散点，以表示t时段初第i个水位离散点的水位，t＝1～T+1，T为调度期时段数；t＝1表示调度起始时段初的水位中只有一个离散水位，即起始水位，水位离散点个数M₁＝1；t＝T+1表示调度终止时段末的水位中只有一个离散水位，即调度期末水位，水位离散点个数M_T+1＝1；其他时段M_t根据计算精度设置。

步骤2、定义水位由下降转为上升，或由上升转为下降为一次水位波动，设定库水位在调度期内最大波动次数为N；定义t时段，水位下的水位升降状态为表示处于水位上升阶段，表示处于水位下降阶段；定义t时段，水位到达时已发生的波动次数为设定在状态下的效益函数为即在状态下由时段t至调度期结束的最优效益；决策函数为和分别表示末水位决策离散位置标号、出力升降状态决策和已发生升降状态变化次数决策。

步骤3、设定时段t＝T；

步骤4、设定水位离散点为i＝1；

步骤5、设定水位升降状态为

步骤6、设定水位发生的波动次数为

步骤7、设定时段末水位离散位置为j＝1；

步骤8、进行固定起始水位和末水位的定水位调节计算，得到时段平均出力发电流量和弃水流量为如果，在固定水位条件下得到出库流量为负值，则表示水量平衡约束无法满足，以计算目标函数；其中，和分别为水量平衡、最小出力和弃水的惩罚项，a、b和c为惩罚系数，其中a采用近似无穷大，b和c根据求解问题的特点自行设置。