[发明专利]一种水电站群电站与机组混合优化调度方法

权利要求书

1.一种水电站群电站与机组混合优化调度方法，其特征在于，

（一）调度电站调控阶段：采用各种基于逐次逼近的短期优化调度算法求解；

（二）调度计算机组负荷分配阶段，分为两部分，具体如下：

第一部分：对于任一时段t，按以下方法确定面临时段的开机机组组合及机组出力上下限； 

（1）确定开机机组组合；若t时段电站出力，则t时段开机机组组合与t-1时段相同；若，且需要增加开机机组，则优先选择耗水率小且已满足停机持续时段要求的机组进行开机；若，且需要减少开机机组，则优先选择耗水率大且已满足开机持续时段要求的机组进行停机；

（2）以上述开机机组组合为基础，确定机组出力上下限；若，则各机组的上下限均为本机组在t-1时段的出力；若，则任一k号机组的出力上下限按方法①确定；若，则任一k号机组的出力上下限按方法②确定：

方法①：对于任一k号机组，考虑出力升降趋势约束，则要求t时段出力下限；考虑出力爬坡上限约束，则要求t时段出力上限；考虑出力极值点持续时段约束，若t时段之前机组出力连续相等的时段数小于给定的持续时段要求，且处于下降趋势中，则；对各出力区间范围取交集，确定t时段k号机组出力上下限；

方法②：对于任一k号机组，考虑出力升降趋势约束，则要求t时段出力上限；考虑出力爬坡上限约束，则要求t时段出力下限且；考虑出力极值点持续时段约束，若t时段之前机组出力连续相等的时段数小于给定的持续时段要求，且处于上升趋势中，则；对各出力区间范围取交集，确定t时段k号机组出力上下限；

第二部分：对于任一时段t，进行固定机组的最优负荷分配，按下述步骤（1）~（5）确定各机组出力；

（1）若给定的电站出力等于或大于所有机组出力上限之和，则各机组出力取本机组出力上限值，负荷分配结束；若给定的电站出力等于或小于所有机组出力下限之和，则各机组出力取本机组出力下限值，负荷分配结束；

（2）按给定的出力离散步长pstep_m，确定新的电站出力和各机组出力上下限；待分配的电站出力从修正为；任一k号机组的出力上限修正为，出力下限修正为；

（3）以水电站发电流量最小为目标，利用动态规划构建顺向递推方程组qm,kt,*(p‾m,kt,Hmt)=min[qm,kt(pm,kt,Hmt)+qm,k-1t,*(p‾m,k-1t,*,Hmt)p‾m,k-1t=p‾m,kt-pm,kt(k=1,2,...,Jm)pm,0t,*(p‾m,0t,Hmt)=0,∀p‾m,0t]]>，确定各机组最优出力；

（4）按原机组出力上下限修正各机组出力，并进一步调整未分配电站出力；对于任一k号机组，若，则，且未分配出力；若，则，且；

（5）按各机组耗水率从小到大的顺序，将电站未分配出力依次分给各机组，直至；

（三）调度电站与机组混合调控阶段

（1）单台机组以水定电

a.计算机组发电流量和末水位

首先计算j号机组发电流量为，其他机组发电流量不变时的t时段末库容：；为t时段初m号电站水库库容；为m号电站水库入库流量；为m号电站k号机组t时段发电流量；J_m为m号电站可用机组数目；Δ_t为时段t小时数；

以水定电有两种模式，第一是允许主动调整，就是在给定出库流量偏大产生弃水而又没有蓄满的情况下，主动蓄水减少弃水；第二种是不主动调整，严格按照给定出库流量处理；

若采用允许主动调整模式，且，则，，为t+1时段初水位上限；

若，；为m号电站j号机组最大发电引用流量；

若，则，；若，，；为t+1时段初水位下限；

b.设定迭代计算次数i=1；设定各机组i轮发电流量为，k=1,2,…,J_m；

c.计算各台机组发电水头

，和分别为m号电站水库t和t+1时段初水位，由和由水位库容关系曲线插值得到；

d.计算各台机组发电出力或发电流量

若控制其他机组发电流量过程不变，则计算各机组发电出力，k=1,2,…,J_m，为m号电站k号机组t时段水头下，发电流量时的发电出力计算函数；转步骤e；

若控制其他机组发电出力过程不变，则计算和其他各机组发电流量，k=1,2,…,j-1,j+1,…,J_m，为m号电站k号机组t时段水头下，发电出力时的发电流量计算函数；而后计算此时的末库容和末水位：，按照与步骤a种相同的方法，在库容超限时，依据是否允许主动调整，来修改；由水位库容曲线差值得到和；若i＞1且，，则转步骤e，否则i=i+1，设，k=1,2,…,j-1,j+1,…,J_m转步骤c；

（2）单台机组以电定水

1）首先采用龙哥库塔数值算法求解的初始解：

龙格库塔法的计算公式为：   k1=3600Δt[Qmt-Sm,jt(Zm(Vmt),pm,jt)-Σ1≤k≤Jk≠jqm,kt]k2=3600Δt[Qmt-Sm,jt(Zm(Vmt+k1/2),pm,jt)-Σ1≤k≤Jqm,kt]k≠jk3=3600Δt[Qmt-Sm,jt(Zm(Vmt+k2/2),pm,jt)-Σ1≤k≤Jqm,kt],k≠jk4=3600Δt[Qmt-Sm,jt(Zm(Vmt+k3),pm,jt)-Σ1≤k≤Jqm,ktk≠j]]]>，

其中k₁、k₂、k₃、k₄为中间计算值，为由库容为时，m号水电站水库的库容，在水库水位-库容关系曲线上用插值法求得；由平均水库水位为Z(V_t)，给定出力为时，m号电站j号机组的发电流量，需采用迭代计算方式：

初算下游水位，则发电水头为；设定n=1，反复重复下面的迭代计算更新发电水头，直到（ε为设定精度）：，，更新n=n+1；

2）采用迭代计算方法精确求解：

a.设迭代次数为i=1；

b.计算末库容和末水位：，按照与“单台机组以水定电”中相同的方法，在库容超限时，依据是否允许主动调整，来修改；由水位库容曲线差值得到和；

c.采用与1）中相同的迭代计算方法计算下游水位和发电水头，k=1,2,…,J_m，计算j号机组的发电流量为；若其他电站采用固定发电出力，则计算，k=1,2,…,j-1,j+1,…,J_m；若其他电站采用固定发电流量，则计算，k=1,2,…,j-1,j+1,…,J_m；若，k=1,2,…,J_m则转步骤d，否则设i=i+1，，k=1,2,…,J_m；

（3）单台机组定水位调节算法

根据在产生弃水时，是否主动抬高给定末水位；在无法满足水量平衡时，是否主动降低末水位；计算主要采用水量平衡方程：

和出力计算函数。