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水电发电计划优化方法

阅读：568发布：2020-05-11

IPRDB可以提供水电发电计划优化方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种考虑最优工况对机组运行影响的水电发电计划优化方法，具体包括如下步骤：通过电站机组实际运行数据绘制机组出力‑上游水位‑耗水率/效率特性曲线；根据所述机组出力‑上游水位‑耗水率/效率特性曲线，考虑机组振动区和机组最大出力，求出机组各上游水位下的最优运行出力值，绘制最优运行出力‑上游水位特性曲线；引入水电机组最优运行出力约束，以耗水量最小为目标，构建出考虑机组最优出力的96点发电计划编制模型，求解所述编制模型获取96发电计划。考虑了机组当前状态下最优出力来编制发电计划使得所制得的发电计划更加符合实际情况。，下面是水电发电计划优化方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种水电发电计划优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：通过电站机组实际运行数据绘制机组出力-上游水位-耗水率/效率特性曲线；

步骤2：根据所述机组出力-上游水位-耗水率/效率特性曲线，考虑机组振动区和机组最大出力，求出机组各上游水位下的最优运行出力值，绘制最优运行出力-上游水位特性曲线；

步骤3：引入水电机组最优运行出力约束，以耗水量最小为目标，构建出考虑机组最优出力的96点发电计划编制模型，求解所述编制模型获取96发电计划。

2.根据权利要求1所述水电发电计划优化方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：通过电站机组实际运行数据绘制机组出力-水头-耗水率/效率特性曲线，根据水头与上游水位的关系求出机组出力-上游水位-耗水率/效率特性曲线，其中水头与上游水位的关系为H上＝H尾+H，H表示水头，H上表示上游水位，H尾表示尾水位。

3.根据权利要求2所述水电发电计划优化方法，其特征在于，所述尾水位取电站额定发电流量的1/3倍对应尾水位曲线中的水位值。

4.根据权利要求1-3任一所述水电发电计划优化方法，其特征在于，所述机组振动区和机组最大出力，均为当前上游水位下出力限制值。

5.根据权利要求1-3任一所述水电发电计划优化方法，其特征在于，在构建所述96点发电计划编制模型时还考虑了常规96点发电计划模型的约束条件，具体包括：水量平衡约束、梯级水电厂水量联系约束、水库蓄水量约束、各水电厂机组过水能力约束、各水电厂出力约束。

6.根据权利要求1-3任一所述水电发电计划优化方法，其特征在于，求解所述编制模型获取96发电计划的步骤包括：利用动态规划算法求解获取所述96发电计划。

说明书全文

水电发电计划优化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统调度自动化技术领域，具体而言，涉及一种水电发电计划优化方法。

背景技术

[0002] 当水库需以最大能力发电加大过水时，调度工作者对机组的运行经济性考虑较少；而当水库无最大过水要求时，调度工作者要求机组尽量在最优工况下运行，以降低发电耗水率提高水能利用率，实现水库节能增效的目的。96点发电计划编制是电力系统调度运行中的重要工作,是指在一定的调度周期内(通常是一天),以最小的能耗安排发电计划,实现与给定负荷的平衡并满足一定的约束条件和备用要求。如何根据当前电站运行条件，便捷求解出机组的最优工况，并用于指导水电厂短期调度中，构建出考虑机组最优出力的96点发电计划模型，并选取合适的算法求解模型编制实用化程度更高的96点发电计划，对实现水资源充分利用，提高水电站运行经济效益有着重大意义。

[0003] 现行的发电计划优化方法有：1、兼顾节能环保的多目标日发电计划模型，结合最优潮流并引入基于满意度和贴近度将多目标转化为单目标优化模型求解，并可根据决策者的主观愿望对目标满意度进行调整，制定出以经济成本低并兼顾污染气体排放量少为目标的日发电计划；2、节能调度发电计划模型，根据全网负荷、分区负荷预测以及节能发电序位表,确定机组开机方式，采用等微增率法确定机组的发电量，引入设备利用率系数分配机组发电曲线以满足系统安全运行和调峰要求，并修正机组发电曲线以满足运行约束条件,最终得到机组发电曲线；3、电网安全约束松弛的日发电计划模型，通过松弛机组发电量约束、环保约束、网络约束、机组速率约束和机组调节范围约束等,提高算法收敛性能，最终求解出日发电计划；4、基于优化排序法的日发电计划模型，采用优化排序法，并考虑动态调整原则和多中选优原则对日发电计划的计算进行优化。

[0004] 现行发电计划优化方法大多是针对发电计划的求解方法的改进，很少考虑最优运行工况对机组运行的影响考，使得编制出来的发电计划与机组实际运行中偏差较大，可能使得机组处于振动区运行或者低效率区间运行，既影响机组的安全运行，又无法实现机组的高效运行。

发明内容

[0005] 本发明为了解决现有的发电计划与实际运行偏差大的技术问题，提出了一种考虑最优工况对机组运行影响的水电发电计划优化方法，具体包括如下步骤：

[0006] 步骤1：通过电站机组实际运行数据绘制机组出力-上游水位-耗水率/效率特性曲线；

[0007] 步骤2：根据所述机组出力-上游水位-耗水率/效率特性曲线，考虑机组振动区和机组最大出力，求出机组各上游水位下的最优运行出力值，绘制最优运行出力-上游水位特性曲线；

[0008] 步骤3：引入水电机组最优运行出力约束，以耗水量最小为目标，构建出考虑机组最优出力的96点发电计划编制模型，求解所述编制模型获取96发电计划。

[0009] 进一步地，所述步骤1具体包括：通过电站机组实际运行数据绘制机组出力-水头-耗水率/效率特性曲线，根据水头与上游水位的关系求出机组出力-上游水位-耗水率/效率特性曲线，其中水头与上游水位的关系为H上＝H尾+H，H表示水头，H上表示上游水位，H尾表示尾水位。

[0010] 进一步地，所述尾水位取电站额定发电流量的1/3倍对应尾水位曲线中的水位值。

[0011] 进一步地，所述机组振动区和机组最大出力，均为当前上游水位下出力限制值。

[0012] 进一步地，在构建所述96点发电计划编制模型时还考虑了常规96点发电计划模型的约束条件，具体包括：水量平衡约束、梯级水电厂水量联系约束、水库蓄水量约束、各水电厂机组过水能力约束、各水电厂出力约束。

[0013] 进一步地，求解所述编制模型获取96发电计划的步骤包括：利用动态规划算法求解获取所述96发电计划。

[0014] 本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、根据机组实际运行资料，考虑机组振动区和机组最大出力计算机组最优出力，使得计算结果更加实用化。2、通过引入机组最优出力这一约束条件编制发电计划，计算结果更加符合实际情况。

附图说明

[0015] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

[0016] 图1为本发明一些实施例中的水电发电计划优化方法的流程示意图；

[0017] 图2为本发明一些实施例中的水电发电计划优化方法的流程示意图；

[0018] 图3为本发明一些实施例中某水库出力-水头-耗水率(N-H-μ)特性曲线；

[0019] 图4为本发明一些实施例中某水库出力-上游水位-耗水率(N-H上-μ)特性曲线；

[0020] 图5为本发明一些实施例中某水库最优出力-上游水位(N最优-H上)特性曲线图；

[0021] 图6为本发明一些实施例中某水库某天考虑机组最优出力的96点发电计划。

具体实施方式

[0022] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0023] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

[0024] 实施例一

[0025] 本发明为了解决现有的电力优化方法未曾考虑机组当前状态下最优运行出力，从而造成水能资源未充分利用及设备损伤等问题，本实施例提供了一种水电发电计划优化方法，如图1所示，包括如下步骤：

[0026] S110通过电站机组实际运行数据绘制机组出力-上游水位-耗水率/效率特性曲线。具体地，通过电站机组实际运行数据绘制机组出力-水头-耗水率/效率特性曲线，根据水头与上游水位的关系求出机组出力-上游水位-耗水率/效率特性曲线，其中水头与上游水位的关系为H上＝H尾+H，H表示水头，H上表示上游水位，H尾表示尾水位。通过实际运行资料，使得结果更加符合实际情况。所述尾水位取电站额定发电流量的1/3倍对应尾水位曲线中的水位值，所述电站额定发电流量等于所有机组额定发电流量之和。

[0027] S120：根据所述机组出力-上游水位-耗水率/效率特性曲线，考虑机组振动区和机组最大出力，求出机组各上游水位下的最优运行出力值，绘制最优运行出力-上游水位特性曲线。考虑机组振动区和机组当前最大出力来求解出的机组各上游水位下的最优运行出力值，计算结果符合实际运行要求，实用化程度更高，具体地，所述机组振动区和机组最大出力，均为当前上游水位下出力限制值。

[0028] S130引入水电机组最优运行出力约束，以耗水量最小为目标，构建出考虑机组最优出力的96点发电计划编制模型，求解所述编制模型获取96发电计划。在构建所述96点发电计划编制模型时还考虑了常规96点发电计划模型的约束条件，具体包括：水量平衡约束、梯级水电厂水量联系约束、水库蓄水量约束、各水电厂机组过水能力约束、各水电厂出力约束。编制的发电计划可使机组持续处于最优工况运行，降低发电耗水率，提升机组运行效率，增加电站发电效益。求解所述编制模型获取96发电计划的步骤包括：利用动态规划算法求解获取所述96发电计划，或者采用动态规划算法相关的改进算法，或者采用其他智能算法。

[0029] 本发明实施例中的水电发电计划优化方法考虑了机组振动区和机组的最大出力和采用了机组实际运行资料来编制发电计划使得所制得的发电计划更加符合实际情况。

[0030] 实施例二

[0031] 本发明本实施例提供了一种考虑机组最优出力的发电计划优化方法，所述方法的步骤如下：

[0032] 步骤1：通过收集电站机组实际运行资料，绘制机组出力-水头-耗水率/效率(N-H-μ/η)特性曲线，并将水头H换算成上游水位H上，形成机组出力-上游水位-耗水率/效率(N-H上-μ/η)特性曲线。其中H上计算公式如下：

[0033] H上＝H尾+H (1)

[0034] 式中：H尾：尾水位。

[0035] 步骤2：考虑机组振动区、机组最大出力，根据步骤1绘制的N-H上-μ/η特性曲线，求解出机组各上游水位下的最优运行出力值，绘制N最优-H上特性曲线。

[0036] 步骤3：引入水电机组最优运行出力约束，以耗水量最小为目标，构建出考虑机组最优出力的96点发电计划编制模型，并选取合适的算法求解模型，得到实用化程度更高的电站96点发电计划。

[0037] 依据实际运行资料，绘制N-H-μ/η特性曲线，并将水头换算成上游水位，形成N-H上-μ/η特性曲线，使得计算结果更加符合实际情况。考虑机组振动区和机组当前最大出力求解出的机组各上游水位下的最优运行出力值，计算结果符合实际运行要求，实用化程度更高。考虑机组最优出力的96点计划模型，编制的发电计划可使机组持续处于最优工况运行，降低发电耗水率，提升机组运行效率，增加电站发电效益。

[0038] 进一步地，所述步骤1中，尾水位取电站额定发电流量(等于所有机组额定发电流量之和)的1/3倍对应尾水位曲线中的水位值。

[0039] 考虑到最大出力和振动区一般在限制区附近，所述步骤2中，机组振动区和机组最大出力，均为当前上游水位下出力限制值。

[0040] 为了使本发明的方法能够广泛运用，所述96点发电计划编制模型的其他约束条件与常规96点发电计划模型一致。所述步骤3中，合适的算法为动态规划算法及其相关改进算法，或智能算法。

[0041] 本发明本实施例中的水电发电计划优化方法考机组最优出力，能够保证较高发电效率，同时能够保护机组。

[0042] 实施例三

[0043] 参见图2，本实施例中考虑机组最优出力的发电计划优化方法的步骤如下：

[0044] 步骤1：通过收集电站机组实际运行资料，绘制机组出力-水头-耗水率/效率(N-H-μ/η)特性曲线，并将水头H换算成上游水位H上，形成机组出力-上游水位-耗水率/效率(N-H上-μ/η)特性曲线。其中H上计算公式如下：

[0045] H上＝H尾+H (2)

[0046] 式中：H尾：尾水位，取电站额定发电流量(等于所有机组额定发电流量之和)的1/3倍对应尾水位曲线中的水位值。

[0047] 以西南地区某水库为例，根据实际运行资料绘制的机组出力-水头-耗水率特性曲线如图3所示。

[0048] 根据实际情况计算1/3额定流量对应的尾水位为975.43m，将水头按照公式1换算成上游水位，形成机组出力-上游水位-耗水率特性曲线，如图4所示。

[0049] 步骤2：考虑机组振动区、机组最大出力，根据步骤1绘制的N-H上-μ/η特性曲线，求解出机组各上游水位下的最优运行出力值，绘制出的N最优-H上特性曲线如图5和表1所示：

[0050] 表1某水库最优出力-上游水位(N最优-H上)特性曲线表

[0051]上游水位(m) 最优出力(MW)
1076≤z<1087 130
1087≤z<1096 150
1096≤z<1110 170
1110≤z<1140 200

[0052] 步骤3：引入水电机组最优运行出力约束，以耗水量最小为目标，构建出考虑机组最优出力的96点计划编制模型，并选取离散微分动态规划方法求解，得与实际情况更符合的96点发电计划，如表2和图6所示：

[0053] 表2某水库某天考虑机组最优出力的96点发电计划

[0054]

[0055]

[0056] 注：当前上游水位为1103.5m，水库今日电量为697万kW.h。

[0057] 本发明不同于传统方法，通过引入机组最优出力，构建考虑机组最优出力的发电计划编制模型，推求水库96点发电计划。本发明提出一种计算结果更加符合实际、实用化程度更高的考虑机组最优出力的发电计划优化方法。

[0058] 在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

[0059] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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