[发明专利]一种考虑来水不均匀性的低水头梯级水电站中期优化调度方法

说明书

本发明属于水电站优化调度领域，涉及一种考虑来水不均匀性的低水头梯级水电站中期优化调度方法。本发明针对低水头电站的发电能力受到入库流量和发电水头两方面限制的特点，首先拟合各电站、各月的日入库流量与最大发电出力之间的关系；而后，建立低水头梯级水电站中期优化调度模型，在模型中，电站各时段的发电能力由水头‑预想出力曲线，和入库流量‑最大出力曲线共同控制；最后，采用内嵌上下游联动计算的优化方法求解这一优化模型，并进行受阻出力的计算。该方法能够显著提高低水头电站优化调度的准确性，解决了不均匀来水、水头受阻双重因素造成的模型求解困难，提高了中期优化调度结果的实用性。

技术领域

本发明属于水电站优化调度领域，涉及一种考虑来水不均匀性的低水头梯级水电站中期优化调度方法。

背景技术

我国水电规模巨大，除了调节能力强、水头高的水电站外，还存在大量的低水头、小库容梯级水电站。这些低水头梯级水电站调节能力差，同时汛期发电受阻严重，其优化调度问题非常复杂。特别是在以日为时段，以周、月为调度期的中期调度中，低水头电站的发电能力估算非常困难。一方面，由于各日内来水不均匀，以来水日均值进行计算的调度模型在发电水量、弃水量的计算上误差较大；另一方面，电站的受阻容量难以准确估算，以往以水头-预想出力曲线进行计算，由于未考虑来水不均匀性的影响，在部份电站的计算结果与实际相差很大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种考虑来水不均匀性的低水头梯级水电站中期优化调度方法。本发明针对低水头电站的发电能力受到入库流量和发电水头两方面限制的特点，首先拟合各电站、各月的日入库流量与最大发电出力之间的关系；而后，建立低水头梯级水电站中期优化调度模型，在模型中，电站各时段的发电能力由水头-预想出力曲线，和入库流量-最大出力曲线共同控制；最后，采用内嵌上下游联动计算的优化方法求解这一优化模型，并进行受阻出力的计算。

本发明的技术方案：

一种考虑来水不均匀性的低水头梯级水电站中期优化调度方法，具体步骤如下：

步骤1、日入库流量-最大出力关系曲线拟合

步骤1.1、记水电站群已投入运行N年，电站m在第i年、第j月的第k天的入库流量和平均发电出力分别为和其中入库流量为区间流量与上游出库流量之和，m＝1,2,…,M，j＝1～12。

步骤1.2、设j＝1。

步骤1.3、设m＝1。

步骤1.4、构建电站m第j月入库流量数据集合和发电出力数据集合

其中K_i,j为第i年第j月的天数。

步骤1.5、利用和中的数据，作和散点图的上包线，并将上包线拟合为分段线性函数，记为和表示电站m第j月的入库流量和发电出力上限。

步骤1.6、m＝m+1，若m≤M，转步骤3。

步骤1.7、j＝j+1，若j≤12，转步骤2。

步骤2、构建低水头梯级水电站中期优化调度模型

采用发电量最大作为目标函数：

其中，F为发电量目标函数，T为调度期时段数，M为水电站数目，为电站m在t时段的平均出力，Δ^t为t时段小时数。

目标函数的约束条件包括流域水量平衡、水库库容限制、水电站出力限制、出库流量限制、发电引用流量限制、水电站群最小总出力限制等。

其中，水电站出力限制由预想出力曲线和入库流量-最大出力曲线共同构成，如式(2)和(3)。