[发明专利]一种考虑水流延时连续变化的梯级水电站日优化调度方法

说明书

技术领域

本发明涉及梯级水电站优化调度领域，尤其是涉及一种考虑水流延时连续变化的梯级水电站日优化调度方法。

背景技术

水电站群可以分为无水力联系的跨流域和有水力联系的梯级水电站水库群。在同一流域中各个电站之间存在着复杂的水力关联和电力关联，单一电站的经济运行不利于水能资源的充分利用和整体效益的提高。以流域、滚动、梯级开发为原则，以安全可靠、连续优质的运行条件为前提，更能合理、有效地利用水电资源，实现发电效益的最大化，促进水库的综合利用和整个流域可持续发展。

然而由于梯级水电站之间存在着水力、电力的联系，梯级水电的运行方式较之前传统的单个水电站更加灵活，也更加复杂。通常情况下，来自上游电站的出库流量，经过一定时间的延时成为下游电站的入库流量。因此水流延时是反映上下游耦合关系的重要变量。为了简化计算，早期的数学模型中不考虑水流延时的影响，近期的研究则常常将水流延时考虑为常数，多数为整数常数。考虑水流延时的连续性，以及水流传播曲线，实数模型和水流延时变化的范围也逐渐被考虑到调度模型中，然而这些模型仍然是将水流延时作为常数参数。考虑到受上游电站出库流量大小的影响，水流延时具有连续变化的特征，亟需研究更为精细的水流延时模型。

因此，急需一种新的梯级水电站日优化调度方法，既能够充分考虑水流延时的连续变化，又能够快速准确地获得优化调度结果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种水流延时描述细致、模型精确、收敛效果好、实用性强的考虑水流延时连续变化的梯级水电站日优化调度方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种考虑水流延时连续变化的梯级水电站日优化调度方法，包括以下步骤：

1)采用水流延时和下泄流量之间的非线性函数描述水流延时连续化的特征；

2)建立考虑水流延时的梯级水电站群日优化调度数学模型；

3)采用逐步优化算法结合混合整数规划法对考虑水流延时的梯级水电站群日优化调度数学模型进行求解；

4)获得梯级水电系统日优化调度的发电和水库运行调度方案。

所述的步骤1)中，考虑水流延时的梯级水电站群日优化调度数学模型的目标函数为：

其中t和T分别时间索引和时段总数，j和J分别为机组索引和机组总数，为t时段的电价，为机组j时段t的功率，Δt为t时段包含的小时数。

所述的步骤1)中，考虑水流延时的梯级水电站群日优化调度数学模型的约束条件包括：

水库间的水力耦合约束：

其中，k为水库或水电站的索引，分别为水库或水电站k在时段t的库容、天然来水、下泄流量和上游水库到达的流量，该上游水库到达的流量经过一定的水流延时；

库容约束：

其中，V_k为水库或水电站k的库容上下限；

其中，分别为水库或水电站k时段0和T的库容，分别为期初和期末库容，其值由更长周期的发电调度所确定，通常是中期优化调度。

发电流量约束：

其中，为机组j时段t的发电流量，q_j分别为机组发电流量的上下限；

下泄流量约束：

其中，为水库或水电站k时段t的弃水流量，j∈k表示机组j属于水库或水电站k；

水电机组出力约束：

其中，分别为机组j时段t的功率上下限，m为库容分段编号，H_j,m为机组j的分段m对应的库容，P_j,m分别为机组j库容分段m对应的功率上下限，为机组j的额定功率容量；

发电曲线函数约束：

其中，l为发电曲线函数库容分段编号，α_j,l、β_j,l为发电曲线的一次系数和常系数，H_j,l、H_j,l-1分别为机组j的分段l和l-1对应的库容。

所述的步骤3)中，逐步优化算法的初值由前一日运行参数给定。

所述的水库间的水力耦合约束中，上游水库到达的流量包含所有与下游有直接联系的上游水库到达的流量，具体表示为：