申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2023-12-05

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN117937613A

主分类号：H02J3/46

分类号：H02J3/46;H02J3/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.05.14#实质审查的生效;2024.04.26#公开

摘要：本发明涉及梯级串联引水式电站短期调度领域，具体涉及一种梯级串联引水式电站短期负荷分配方法，是一种新的解决梯级串联引水式电站在发电流量严格匹配以及一洞多机等复杂条件下的日前机组负荷分配问题的优化方法。其技术方案为：构建以总耗水量最小为目标的梯级串联引水式电站负荷分配模型，同时考虑常规水库约束以及机组约束、串联引水隧洞流量匹配约束等复杂约束，然后采用线性化方法将模型转化为MILP模型，最后利用水头迭代的方法降低模型复杂度，并求解得到梯级串联引水式电站短期调度负荷分配方案。该方法能够完成众多复杂水力电力约束下的机组负荷分配，同时有效减少了电站耗水量，实现了快速制定日前最优调度计划。

主权项：1.一种梯级串联引水式电站短期负荷分配方法，其特征在于，包括如下步骤：Step1：机组分组划分；将共用一个引水隧道的多个电站的多个水轮机组划分为一个机组分组，每个机组分组内的上下游引水隧洞流量严格匹配，从而实现同步调节；根据所属电站以及机组分组，梯级串联引水式水电站群的每台机组可以进行编号，其中，t、T分别表示时段编号和时段总数；m、M分别表示水电站编号和引水串联梯级电站总数；i、I分别表示机组分组编号及机组分组总数，同引水隧洞编号和引水隧洞总数；j、Ji,m分别表示第i个机组分组下电站m对应的机组编号和机组台数；Step2：目标函数设置；以发电耗水量最小为目标： 式中，Rt表示龙头水库在t时段的总出库流量，m3s；Δt表示时段长度；表示第i条引水隧洞在t时段的发电引用流量，m3s；st表示龙头水库在t时段的弃水流量，m3s；Step3：约束条件设置；1龙头水库水量平衡约束：Vt+1＝Vt+3600Qt-RtΔt3 式中，Vt和Vt+1和分别表示龙头水库在t时段初和时段末的库容，m3；Qt表示龙头水库在t时段的总入库流量，m3s；2初始水位约束： 式中，Z0表示龙头水库的初始水位，m；表示第m个调节池的初始水位，由于中间调节池容量相对很小，仅作为事故备用使用，考虑上下游引水隧洞流量严格匹配，因此调节池水位在调度期内保持不变，因此调节池水位始终等于调度期初水位；3调度期末水位控制约束：ZT≥Zend6式中，ZT表示龙头水库调度期末的控制水位，m；4水位约束： 式中，Zt、Z和分别表示龙头水库在t时段的水位及其下限和上限，m；5水位库容约束：Vt＝fzvZt8式中，fzv·表示龙头水库的水位库容关系，是一维非线性函数；6尾水位泄量约束： 式中，表示串联梯级最后一个水电站t时段的下游尾水位，m；fzq·表示下游的尾水位泄量关系，是一维非线性函数；7系统负荷需求约束： 式中，Ct表示t时段的系统负荷需求，MW；Pi,m,j,t表示水电站m在第i个机组分组内的第j个水轮机组在t时段的出力，MW；8机组过流能力约束： 式中：qi,m,j,t、qi,m,j和分别表示机组i,m,j在t时段的发电流量及其下限和上限，m3s；9机组出力约束： 式中，γi,m,j,t表示机组i,m,j在t时段的机组启停状态0-1变量，取0时表示该时段机组处于关闭状态，取1时表示该时段机组处于开启状态；Pi,m,j,t、Pi,m,j和分别表示机组i,m,j在t时段的出力及其下限和上限，MW；10机组振动区约束： 式中，s、Si,m,j分别表示机组i,m,j的安全区编号及其总数；分别表示机组i,m,j第s个安全区的下边界与上边界，MW；oi,m,j,t,s表示机组i,m,j第s个安全区在t时段的指示0-1变量，取1时表示该时段机组出力位于该安全区内，反之则取0；11穿越振动区约束： 式中，表示机组i,m,j第s个安全区在t时段的辅助0-1变量，判断相邻时段出力是否进入或离开该安全区；表示机组i,m,j在t时段的穿越振动区0-1变量，取1时表示该时段机组穿越了振动区，反之则取0；12机组启停持续时段约束： 式中，表示机组i,m,j在t时段的开机0-1变量，取1时表示该机组由关机变为开机，否则取为0；表示机组i,m,j在t时段的关机0-1变量，取1时表示该机组由开机变为关机，否则取为0；Ton和Toff分别表示最小开机持续时段数和最小关机持续时段数；13发电净水头约束： 式中，hi,m,j,t表示机组i,m,j在t时段的净水头，m；表示第m号调节池的水位，m；表示t时段引水隧洞i在水电站m处的断面之前的水头损失，m；ai,m和bi,m表示引水隧洞i在水电站m处的断面之前的水头损失系数；14机组出力特性约束：Pi,m,j,t＝fpqhqi,m,j,t,hi,m,j,t26式中，fpqh•表示机组i,m,j的出力特性，是一个二维非线性函数；15串联引水隧洞流量匹配约束： 式中，和分别表示开机耗水量、关机耗水量以及穿越振动区耗水量，m3；Step4：基于多重选择方法对包括水位-库容曲线、尾水位-泄量曲线、水头损失-发电流量曲线的一维曲线进行线性化；基于平行四边形方法对机组的出力特性关系二维曲面进行线性化，从而将模型转化为混合整数线性形式；Step5：采用机组水头迭代的方法求解：1按照等流量运行方式估计引用流量，从而计算出各个机组逐时段的毛水头作为初始值；2建立MILP模型，其中，约束24转化为约束28，约束8和约束9被消除；调用MILP求解器对模型进行求解； 3根据优化计算结果中实际运行过程，计算得到各个机组逐时段的毛水头，作为下一次计算的已知参数；4循环步骤2～3，直至两次迭代中毛水头的误差达到精度要求或迭代次数达到中止值。

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百度查询： 大连理工大学 一种梯级串联引水式电站短期负荷分配方法

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