[发明专利]一种考虑日电量偏差的梯级水电站负荷变化实时自适应方法

权利要求书

1.一种考虑日电量偏差的梯级水电站负荷变化实时自适应方法，在梯级水电站运行中，需要进行梯级出力过程的多次调整时，各水电站设定最大日电量偏差限制；各次梯级负荷分配以前序负荷分配导致的日电量偏差为各电站出力增减排序依据；在时段t0，梯级集控中心接受到电网下达的梯级出力调整指令，在后续t1-t2时段，按照上级调度部门下达的指令，各时段梯级负荷由C^t调整为C'^t，设此时梯级各电站日电量偏差为Δe_i，即出力实时调整导致的日电量与日前计划的差值；其特征在于，按照如下步骤进行梯级负荷分配：

步骤1、计算数据准备：获取梯级中各水电站的发电函数、出力、出库流量、库容及水位上下限约束，水位-库容关系，尾水位-泄量关系，以及梯级电站的原出力计划及其在调度期内面临的变动后的负荷过程C'^t；其中t为时段编号，1≤t≤T，T为调度期内的时段数目；1≤i≤N，N为梯级水电站数目；设定日电量最大偏离比例γ；

步骤2、构建多目标实时负荷分配模型：模型的三个目标分别为弃水量最小(1)、各电站日电量超过偏离比例限制的最大程度最小(2)、蓄能最大(3)，三个目标具有优先级(1)>(2)>(3)；目标函数(2)是新引入的极大极小型目标，在日电量偏差比例超过γ的所有电站中，使得各电站中最大偏差比例最小，其中的参数γ决定日电量目标较蓄能最大目标优先的程度，当γ＝0时，日电量偏差最小目标函数的优先级在任何情况下都高于蓄能最大；当γ＝∞时，目标函数(2)省略，则模型退化为弃水最小和蓄能最大两个目标的优化模型；

目标函数：

目标函数(1)：

目标函数(2)：

目标函数(3)：max F3＝E

其中F1为弃水量目标，为电站i在t时段的弃水流量，Δ^t为t时段小时数，F2为电量偏差控制目标，F3为日末蓄能目标；按照蓄能计算公式计算按照当前计划调度时的梯级日末蓄能E，t为时段编号，式中t＝T+1即为日末蓄能；其中：i、k为水电站编号；e_i为水电站i的发电系数；H_i()为给定水电站i的水位计算水头的函数；为计算库容下限以上的水量的重心的函数；为水库库水位，为库容的函数；

约束条件中除水量平衡约束、电站出力约束、发电流量限制、出库流量限制、库容限制、电站出力爬坡和振动区约束外，需考虑梯级总出力约束：

步骤3、求解步骤2中的多目标实时负荷分配模型：计算按照当前计划调度时梯级各电站的弃水流量计算按照当前计划调度时的梯级日末蓄能E；设定当前出力预调整电站编号为i＝1；

步骤4、将电站当前调整为Δp_i为电站i的出力增减步长，梯级出力增加时取+，相反取-；

步骤5、计按照电站i出力调整后计算得到各梯级电站j的出力和弃水分别为和计算按照当前计划调度时的梯级日末蓄能E'_i；计按照电站i出力调整后计算得到梯级电站日电量偏差为t时段实时运行中的实际出力或计划调整出力，为电站i在日内t时段已发生出力或前次调整后的计划出力，因进行计划调整的时刻与t1之间仍有一段时间，因此它们之间的出力保留日前计划或前次实时调整值；为当前出力调整操作后，电站在时段t的发电计划；

步骤6、i＝i+1，若i≤N转步骤4，否则转步骤7；

步骤7、按照具有优先级的如下指标的升序进行电站排序：

其中f1_i为水电站i出力变化时相对于梯级电量变化的弃水降低率；f2_i为水电站i出力变化时，电站i的日电量偏离率绝对值及其最大控制值γ间，较大值的相反数；f3_i为水电站i出力变化时，相对于梯级电量变化的梯级蓄能提高率；三个排序指标的优先级是f1_i＞f2_i＞f3_i；设排序后，排在第i位的水电站原编号为u_i；

步骤8、步骤7中的三个指标实际上体现三个目标函数在电站i出力变化时的变化率，按照目标优先级选择提高率大的电站进行出力增减；设定当前出力调整时段为t＝t1；

步骤9、设i＝1；

步骤10、按照梯级负荷增减，调整为若出力调整违反出力爬坡或振动区约束，则进一步按照约束值调整对电站u_i及其全部下游电站在时段t＝t1,t1+1,…,T-1,T进行以电定水计算，若上下游存在水流滞，则下游电站不受上游变化影响的时段无需计算；

步骤11、若在精度范围内即ε为精度控制参数，则转步骤12；否则i＝i+1，若i≤N转步骤10，否则转步骤12；

步骤12、设定当前出力调整时段为t＝t+1，若t≤t2转步骤9，否则转步骤13；

步骤13、输出电站计算结果，经上级调度部门批准后，下达各电站执行。

2.根据权利要求1所述的一种考虑日电量偏差的梯级水电站负荷变化实时自适应方法，其特征在于，所述的约束条件具体如下：

1)水量平衡约束

其中：

式中：分别为水库i在时段t初、末的蓄水量，m³；为水库i在时段t内入库流量，m³/s；L_i为电站i上游电站的总个数；为考虑滞时后上游电站l在时段t流入电站m的流量，m³/s；为电站i在时段t的区间流量，m³/s；为水库i在时段t内的出库流量，m³/s；分别是水库i在时段t内的发电流量、弃水流量，m³/s；Δ_t为第t个时段的小时数；1≤i≤N，N为电站总数；1≤t≤T，T为日内时段总数；

2)库容约束

式中：分别为水电站i在t时段初的库容上限和下限，m³；

3)发电流量限制

式中：为水电站i的发电流量上限，m³/s；

4)出库流量限制

式中：分别为水电站i在t时段出库流量上限和下限，m³/s；

5)电站出力限制

式中：分别为水电站m在t时段的出力及其上限和下限，MW；

6)电站出力爬坡限制

式中：t>1,为水电站i在t-1时段出力，为水电站i在相邻时段最大出力升降限制，MW；

7)振动区约束

式中：分别为水电站i在t时段第k个出力振动区的上限和下限，MW。