一種梯級(jí)水電站群自動(dòng)發(fā)電控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水利電力技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種梯級(jí)水電站群自動(dòng)發(fā)電控制 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 梯級(jí)自動(dòng)發(fā)電控制（AutomaticGenerationControl，以下簡(jiǎn)稱AGC)的目的是將 電網(wǎng)實(shí)時(shí)負(fù)荷安全、經(jīng)濟(jì)地分配到梯級(jí)內(nèi)各水電站，與梯級(jí)短期發(fā)電優(yōu)化調(diào)度任務(wù)類似。因 此現(xiàn)有技術(shù)中通常借鑒梯級(jí)短期優(yōu)化調(diào)度模型建立梯級(jí)AGC數(shù)學(xué)模型，只是將計(jì)算時(shí)段縮 短來(lái)保證梯級(jí)AGC的實(shí)時(shí)性要求。但是上述方法存在如下技術(shù)缺陷：（1)梯級(jí)AGC模型邊 界條件，例如梯級(jí)總負(fù)荷、水庫(kù)上庫(kù)水位及入庫(kù)流量等，實(shí)時(shí)微小變化將導(dǎo)致梯級(jí)水電站間 分配的負(fù)荷在連續(xù)時(shí)間上劇烈跳變，產(chǎn)生廠間負(fù)荷大規(guī)模轉(zhuǎn)移現(xiàn)象；(2)利用等耗水分配 方法雖然能夠解決（1)中存在的問(wèn)題，但是實(shí)際應(yīng)用中該方式因?yàn)樗鞯牧鬟_(dá)時(shí)間使得上 下游水電站出庫(kù)入庫(kù)并不能同步，未能發(fā)揮下游水電站的反調(diào)節(jié)作用，導(dǎo)致梯級(jí)調(diào)峰與調(diào) 頻運(yùn)行的沖突；（3)以單站機(jī)組為對(duì)象靜態(tài)建模處理振動(dòng)區(qū)問(wèn)題，可能導(dǎo)致梯級(jí)某一水電 站分配的負(fù)荷使得某些機(jī)組狀態(tài)不得不處于振動(dòng)區(qū)，而且忽略梯級(jí)AGC運(yùn)行過(guò)程中水電站 機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)的變化對(duì)全廠振動(dòng)區(qū)范圍及位置的影響；(4)當(dāng)面對(duì)大型流域梯級(jí)，在水電 站數(shù)目較多的情況下，動(dòng)態(tài)規(guī)劃類算法求解上述模型會(huì)因?yàn)?維數(shù)障礙"問(wèn)題使得在目前電 網(wǎng)計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)上進(jìn)行負(fù)荷分配計(jì)算無(wú)法達(dá)到實(shí)時(shí)性要求。上述技術(shù)缺陷均使得現(xiàn)有梯 級(jí)自動(dòng)發(fā)電控制技術(shù)方法在實(shí)際工程應(yīng)用中不夠完善成熟。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供一種梯級(jí)水電站群自動(dòng)發(fā)電控 制方法。通過(guò)將梯級(jí)負(fù)荷分解成基本負(fù)荷分量（EDC分量）和調(diào)節(jié)負(fù)荷分量（ACE分量），在 充分考慮水流時(shí)滯影響以及發(fā)揮下游水電站反調(diào)節(jié)作用的情況下，合理、高效分配各負(fù)荷 分量，避免相關(guān)條件的實(shí)時(shí)變化導(dǎo)致廠間大規(guī)模負(fù)荷轉(zhuǎn)移，協(xié)調(diào)梯級(jí)水電站調(diào)峰與調(diào)頻運(yùn) 行，采用聯(lián)合躲避振動(dòng)區(qū)方式來(lái)保證各水電站機(jī)組的安全運(yùn)行，最終使得梯級(jí)AGC迅速響 應(yīng)、合理分配、經(jīng)濟(jì)安全的應(yīng)用于工程實(shí)際。
[0004] 本發(fā)明提供一種梯級(jí)水電站群自動(dòng)發(fā)電控制方法，包括以下步驟：
[0005] 步驟1選擇n個(gè)參與梯級(jí)自動(dòng)發(fā)電控制的水電站，根據(jù)調(diào)節(jié)性能將其分類，并確定 各水電站從上游至下游的計(jì)算順序序列Spi= 1，2,…n，n為正整數(shù)；
[0006] 步驟2獲取所述n個(gè)水電站的日前計(jì)劃并設(shè)置所述n個(gè)水電站的約束條件；
[0007] 步驟3計(jì)算所述n個(gè)水電站在不同機(jī)組組合情況下的全廠振動(dòng)區(qū)及可運(yùn)行區(qū)；
[0008] 步驟4獲取梯級(jí)實(shí)時(shí)負(fù)荷PtnOT以及各水電站實(shí)時(shí)出力、水位若不全 部滿足以下條件，則執(zhí)行步驟5,否則執(zhí)行步驟6 :
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種梯級(jí)水電站群自動(dòng)發(fā)電控制方法，其特征在于，包括： 步驟1選擇η個(gè)參與梯級(jí)自動(dòng)發(fā)電控制的水電站，根據(jù)調(diào)節(jié)性能將其分類，并確定各水 電站從上游至下游的計(jì)算順序序列Si, i = 1，2,…η，η為正整數(shù)； 步驟2獲取所述η個(gè)水電站的日前計(jì)劃并設(shè)置所述η個(gè)水電站的約束條件； 步驟3計(jì)算所述η個(gè)水電站在不同機(jī)組組合情況下的全廠振動(dòng)區(qū)及可運(yùn)行區(qū)； 步驟4獲取梯級(jí)實(shí)時(shí)負(fù)荷以及各水電站實(shí)時(shí)出力、水位，若不全部滿足 以下條件，則執(zhí)行步驟5,否則執(zhí)行步驟6 :
其中，tnOT表示當(dāng)前時(shí)刻；％表示當(dāng)前時(shí)刻所處于的日前發(fā)電計(jì)劃的時(shí)段；Pttl表示％時(shí) 段梯級(jí)發(fā)電計(jì)劃出力；Δ Pniax表示最大允許偏差；~分別表示水電站i在t(|時(shí)段發(fā) 電計(jì)劃出力、水位；Δ\ ΜΧ、AZ^niax分別表示水電站i的最大允許出力偏差、最大水位偏差； 步驟5以獲得的各水電站實(shí)時(shí)信息作為邊界條件，將電網(wǎng)實(shí)時(shí)下達(dá)的h時(shí)段后的負(fù)荷 曲線作為基本負(fù)荷分量Pt，Ere分配至所述η個(gè)水電站，得到滿足所述約束條件的水電站％時(shí) 段后新的發(fā)電指導(dǎo)出力\ t(l，其中，t = h，tfl，…T，T表示梯級(jí)水電站運(yùn)行的時(shí)段總數(shù)； 步驟6將當(dāng)前時(shí)刻tnOT的負(fù)荷偏差作為調(diào)節(jié)負(fù)荷分量P AeE，即：
采用等耗水方法將所述調(diào)節(jié)負(fù)荷分量Pace分配至所述η個(gè)水電站，獲取各水電站當(dāng)前 時(shí)段出力的調(diào)節(jié)負(fù)荷分量Ni,AeE; A 表示為h時(shí)段的梯級(jí)基本負(fù)荷分量； 步驟7將所述步驟5?6中所獲得當(dāng)前時(shí)段的指導(dǎo)出力和當(dāng)前時(shí)段出力的調(diào)節(jié)負(fù)荷分 量相加即為各水電站當(dāng)前時(shí)段的實(shí)時(shí)設(shè)定出力Ni, SP : Ni - N i，
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟1中根據(jù)水電站庫(kù)容調(diào)節(jié)系數(shù) β將所述η個(gè)水電站分為三類：β彡3%為A類，即季調(diào)節(jié)及其以上；2%彡β〈3%為B類， 即日調(diào)節(jié)及不完全日調(diào)節(jié)；β〈2 %為C類，即徑流式。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟5包括以下子步驟： (5-1)按照計(jì)算順序5,遍歷所有水電站，針對(duì)所述A類、所述B類和所述C類不同調(diào)節(jié) 類型的水電站分別按下述方法建立差異化發(fā)電調(diào)度模型： 對(duì)于所述A類水電站的發(fā)電調(diào)度模型：將h至T時(shí)段總的發(fā)電量E i按照基本負(fù)荷分量 Pt,EDC各時(shí)段出力所占比例分配至各個(gè)時(shí)段，即：
其中，初始電量可根據(jù)水量進(jìn)行換算，之后遍歷所有時(shí)段，將越限時(shí)段的出力之和以均 攤原則分配至未越限時(shí)段，直至所有時(shí)段滿足出力約束； 對(duì)于所述B類水電站的發(fā)電調(diào)度模型：將h至T時(shí)段總的來(lái)水量^按照基本負(fù)荷分量 Pt,EDC各時(shí)段出力所占比例確定下泄流量，即：
其中，來(lái)水量
，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行流量、水位調(diào)整，使得最終的下泄流量 以及水位滿足約束； 對(duì)于所述C類水電站的發(fā)電調(diào)度模型：在滿足各約束條件下按順時(shí)序直接根據(jù)保持不 變的水位過(guò)程演算得到出力過(guò)程； (5-2)審新計(jì)筧所沭A類水電站總的出力，即：
其中，Nt，SUM表示所述A類水電站新的總出力過(guò)程；
表示所述B、C類水電站總 出力過(guò)程； (5-3)遍歷所有時(shí)段，依據(jù)各水電站時(shí)段出力所占比例重新將各時(shí)段總的出力偏差 Δ pt分配至各個(gè)A類水電站，并保證其滿足水電站出力約束，即：
其中，出力偏差
是所述A類電站未更新前的總的出 力； (5-4)根據(jù)所述步驟（5-3)獲取的A類電站新的出力過(guò)程演算A類電站下泄過(guò)程，更新 計(jì)算所有B類和C類水電站的入庫(kù)流量，分別再次按照所述步驟（5-1)中的B類和C類發(fā) 電調(diào)度模型求解，重新獲得B類和C類水電站的出力以及水位和下泄流量； (5-5)計(jì)算梯級(jí)總出力與電網(wǎng)給定負(fù)荷的最大偏差：
若其大于計(jì)算精度S，則執(zhí)行所述步驟（5-2)?（5-4)進(jìn)行迭代計(jì)算直至其小于計(jì)算 精度S ; (5-6)以所得到的出力作為各電站的目標(biāo)出力，遍歷所有電站，每次針對(duì)單一水電站調(diào) 整其目標(biāo)出力，其他水電站配合該站目標(biāo)出力修正，最終使得所有水電站目標(biāo)出力避開(kāi)全 廠振動(dòng)區(qū)，保證最少水電站目標(biāo)出力處于振動(dòng)區(qū)，則此時(shí)各電站目標(biāo)出力過(guò)程即為該電站 指導(dǎo)出力過(guò)程。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟（5-6)中使得所有水電站目標(biāo)出力 避開(kāi)全廠振動(dòng)區(qū)的方法包括：根據(jù)所述步驟3中獲得的各水電站全廠可運(yùn)行區(qū)，判定水電 站當(dāng)前出力是否在振動(dòng)區(qū)內(nèi)，是則修正電站當(dāng)前出力至最近的可運(yùn)行區(qū)；否則判定電站目 標(biāo)出力是否在振動(dòng)區(qū)內(nèi)，是則修正電站目標(biāo)出力至最近的可運(yùn)行區(qū)；否則判定電站當(dāng)前出 力與目標(biāo)出力是否在同一可運(yùn)行區(qū)，是則聯(lián)合修正其他水電站目標(biāo)出力；否則修正目標(biāo)出 力至當(dāng)前出力所在可運(yùn)行區(qū)。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述步驟2中所述日前計(jì)劃 包括水電站i的出力過(guò)程\t、水位過(guò)程Zi^下泄流量過(guò)程Ri^入庫(kù)流量過(guò)程Iu以及梯 級(jí)總出力過(guò)程Pt;所述約束條件包括水電站水位約束：Z UminS Z Z i,_ 分別表示水電站i在t時(shí)段的最低和最高水位；水電站出力約束：Ni;t，min< N i;t< N i;t，max， Nuniin, \1;_分別表示水電站i在t時(shí)段的最小和最大出力；水電站下泄流量約束： ^,t, Iiiin^ ^ i,t^ ^ i,t,max? ^i, t, min? ^i, t, max 分別表示水電站i在t時(shí)段的最小和最大下泄 流量；水電站水量平衡方程· At = Vu+i+R^ · At，Vu，Vi，t+1分別表示水 電站i在t時(shí)段的初庫(kù)容和和末庫(kù)容，At為一個(gè)時(shí)段的時(shí)間間隔；機(jī)組出力約束： PiltminS P i，# P ^，_，Piltmin, Piltmax分別表示水電站i的機(jī)組k的出力上下限；機(jī)組不可 運(yùn)行區(qū) .分別表示水電站i的機(jī)組k的第j個(gè)不可 運(yùn)行區(qū)的上下限，其中，i = 1，2, 3…n ;t = 1，2,…T ;k = 1，2,…PNi，PNi為水電站i的機(jī) 組臺(tái)數(shù)。
6. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述步驟3中根據(jù)各水電站機(jī) 組的不可運(yùn)行區(qū)，利用組合數(shù)學(xué)理論生成組合振動(dòng)區(qū)，以此將水電站出力可調(diào)節(jié)范圍進(jìn)行 分段，獲得水電站的所述可運(yùn)行區(qū)，即：
其中，#&，_、Oi,.分別表示水電站i在機(jī)組組合狀態(tài)Φ的第m個(gè)全廠可運(yùn)行區(qū) 的上下限。
7. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述步驟6中所述等耗水方法滿 足如下分配原則：
其中，ruc：e、rHe表示任意兩個(gè)水電站得到ACE出力分量所消耗的流量。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種梯級(jí)水電站群自動(dòng)發(fā)電控制方法，屬于水利電力技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括：選擇水電站并對(duì)其進(jìn)行分類、拓?fù)潢P(guān)系處理；設(shè)置相關(guān)初始條件；確定各水電站聯(lián)合振動(dòng)區(qū)及出力修正方式；對(duì)梯級(jí)實(shí)時(shí)負(fù)荷進(jìn)行分解獲取基本負(fù)荷(EDC)分量及調(diào)節(jié)負(fù)荷(ACE)分量，根據(jù)實(shí)時(shí)信息偏差判定是否調(diào)用梯級(jí)EDC模型；構(gòu)建梯級(jí)EDC模型分配EDC分量；構(gòu)建狹義梯級(jí)AGC模型分配ACE分量；獲得梯級(jí)水電站實(shí)時(shí)設(shè)定出力。本發(fā)明充分發(fā)揮日調(diào)節(jié)水電站的反調(diào)節(jié)作用協(xié)調(diào)梯級(jí)調(diào)峰與調(diào)頻運(yùn)行，針對(duì)梯級(jí)負(fù)荷EDC分量和ACE分量分別進(jìn)行分配，有效避免大規(guī)模負(fù)荷轉(zhuǎn)移問(wèn)題，保證梯級(jí)水電站的經(jīng)濟(jì)性及安全性，進(jìn)一步增強(qiáng)本發(fā)明的工程實(shí)用性。
【IPC分類】H02J3-46
【公開(kāi)號(hào)】CN104538993
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510023730
【發(fā)明人】伍永剛, 劉興龍, 肖勝賢
【申請(qǐng)人】華中科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2015年1月16日