[发明专利]一种基于梯级水库运行系数的梯级水库优化运行方法

说明书

一种基于梯级水库运行系数的梯级水库优化运行方法，涉及梯级水库运行的技术领域，其特征在于：第一步：梯级水库运行系数进行运算；第二步：建立梯级水库运行系数优化模型；第三步：进行综合求解。本发明的有益效果在于：提出了水库峰分配系数和基荷系数两个指标，确定了研究周期内系统剩余电量在各梯级水电站间如何分配，以及各水电站的总发电能力在时序上如何分配。以月内最大外送电量缺额率最小为优化目标，考虑到梯级水库出力约束、库容约束、流量约束、水力关系约束等条件，建立了梯级水库运行系数的优化模型，并求解得到梯级水电时空优化分配结果，对于新能源基地长期规划和建设具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及梯级水库运行的技术领域，特别是涉及一种基于梯级水库运行系数的梯级水库优化运行方法。

背景技术

随着环境问题的日渐严峻，风电、光电和水电等可再生能源的大规模利用成为了研究的热点。研究表明，风、光、水等自然资源具有较好的时空互补特性，风光水互补发电系统能够提高系统有功出力的稳定性，同时提高可再生能源消纳水平。我国西南地区有着丰富的风能、光能、水能等自然资源，具有建设多能源互补发电系统的天然优势。

和传统火电相比，水电具有可再生、清洁、运行成本低等优势；和风电、光伏相比，水电容量充沛、运行灵活且有着强大的负荷跟踪能力。因此我国正在大力发展水电工程建设，加快形成流域水库群联合调度的新局面。以雅砻江为例，其流域面积广，天然落差大，年径流量达596亿立方米，具有丰富的水能资源和强大的调节能力。目前雅砻江流域共规划建设23座梯级水电站，总装机容量高达2885万kW。

从往年时间尺度来看，风电和光伏发电的季节特性比较明显，通常在丰水期相对紧缺，而在枯水期比较充足，能够缓解枯水期降水量和径流量对水电出力的大幅限制。从日内时间尺度来看，风电及光伏显著的不确定性和随机波动性会给电力系统的安全稳定运行带来威胁，而具备可调节水库的水电机组具有快速调节能力，能够一定程度上互补平抑风光的不确定性。充分利用梯级水电与风电、光伏间的互补特性，能够优化日前调度策略，进一步促进电力系统消纳可再生能源。

然而梯级水电出力在很大程度上受到天然径流量的限制，还要综合考虑航运、灌溉等其它约束。不合理的梯级水库调度和运行策略可能会导致丰水期弃水严重，而枯水期无法稳定提供电力外送等突出问题。一般的短期协调优化方法对于不同季节条件下的约束条件难以适用，流域风光水互补发电系统的分析需要充分考虑水电机组承担的不同任务以及来水量、库容状态等边界条件的季节差异。

发明内容

根据上述所存在的技术问题，充分考虑各类电源中长期特性，提出了一种基于梯级水库运行系数的梯级水库优化运行方法，指导梯级水电发电能力在水电站间和时序上的优化分配，在长时间尺度上从全局给出梯级水库相对确定且合适的运行方法。

本发明提供一种基于梯级水库运行系数的梯级水库优化运行方法，其方法为以下步骤：

第一步：梯级水库运行系数进行运算；

第二步：建立梯级水库运行系数优化模型；

第三步：进行综合求解；

第一步梯级水库运行系数进行运算的具体方法：针对梯级水电站，提出水库峰分配系数和基荷系数定义如下：

mn＝1,2,...,12对应各月的运行系数，i＝1,2,...,5对应5梯级水电站；x和d分别为旬和日的索引，x＝1,2,3，d＝1,2,...,10；和分别为水电站i在mn月的调峰分配系数和基荷系数；和分别为水电站i在x旬d日提供的调峰电量和基荷发电用水量；为水电站i在x旬的可用水量，包括天然来水量和水库可用水量两部分；Δt为研究的时段长度，取Δt＝10；

系统剩余电量需求计算方法如下：