基于水位迭代与负荷过程的水电站经济运行推荐方法与流程

本发明涉及过程控制，尤其涉及基于水位迭代与负荷过程的水电站经济运行推荐方法。

背景技术：

1、过程控制技术领域涉及对工业生产过程中的变量进行自动检测与调节，旨在维持系统运行的稳定性与最优性，其广泛应用于电力、化工、冶金等流程工业行业。其中，水电站经济运行推荐方法是指在水电站水力与电力系统联合运行过程中，为了协调各机组负荷分配并满足电网调度需求，利用现有的水文预测数据与设备运行参数，对电站整体发电计划与机组启停逻辑进行规划与指导的技术手段。

2、传统的水电站经济运行推荐方法，虽然能够依据来水预测和设备运行条件形成发电安排，但是，在月度或阶段运行中，水库水位、发电负荷和机组运行状态之间存在持续影响，单次形成的运行方案难以随调蓄结果同步修正，容易造成阶段末水位与计划目标不一致。不同运行边界下可采用的运行方式也会发生变化，若机组组合、负荷过程和水量平衡之间缺少统一协调，推荐结果可能仅在局部环节可行，难以同时兼顾经济性、运行稳定性和阶段调度目标，从而影响运行方案的完整性和实际应用效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出的基于水位迭代与负荷过程的水电站经济运行推荐方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案，基于水位迭代与负荷过程的水电站经济运行推荐方法，包括以下步骤：

3、获取水电站开展水库调蓄和机组发电时采用的调度边界参数；

4、根据调度边界参数和预设的水电站的出力特性，确定水电站机组进行出力分配时采用的出力初始参数；

5、建立以耗水最小为目标的目标函数，参照出力初始参数求解目标函数，以确定用于机组发电、发电用水和非发电下泄过程的调度运行序列组；

6、参照调度运行序列组和调度边界参数执行水库调蓄操作，获取水库调蓄后的水位调蓄参数；

7、判断水位调蓄参数与调度边界参数的偏离程度，根据偏离程度重新调整出力初始参数，直至满足预设的收敛要求，确定对应的收敛结果组；

8、对收敛结果组进行约束校核，根据约束校核的结果推荐运行方式。

9、作为本发明的进一步方案，所述调度边界参数包括：水库调度周期起点的起始水位和调度周期终点的目标末水位；根据预设的水位库容曲线和所述起始水位确定的初始库容；每个调度时段的预计入库流量序列、预计入库流量序列中包含的调度时段数量和调度时段长度和根据调度时段数量和调度时段长度计算的调度周期时长；根据所述预计入库流量序列、所述初始库容和所述目标末水位对应目标库容确定的调度周期内的总出库水量；根据预设的下游水位曲线、所述起始水位和所述目标末水位确定的水电站机组发电时的平均水头。

10、作为本发明的进一步方案，所述根据调度边界参数和预设的水电站的出力特性，确定水电站机组进行出力分配时采用的出力初始参数包括：

11、提取所述调度边界参数中调度周期内的总出库水量，同时获取表示发电量对应耗水水平的历史耗水率统计范围和调度周期内的预计弃水量，选取历史耗水率统计范围的中间值得到初始耗水率，根据调度周期内的总出库水量和预计弃水量计算可发电水量，根据可发电水量、初始耗水率和调度周期时长计算水电站日均出力；

12、获取历史同期各调度时段的水电站出力，根据历史同期各调度时段的水电站出力和对应同期的所述水电站日均出力确定各调度时段的出力标幺值，按照调度时段顺序排列各出力标幺值，以构建典型日出力曲线，获取当前采用的出力特性，根据典型日出力曲线和不同出力特性确定各调度时段的初始总出力，形成初始总出力序列；

13、将所述调度边界参数中的平均水头设置为各调度时段的初始水头，按调度时段的顺序排列各初始水头形成初始水头序列，整合初始总出力序列和初始水头序列，作为出力初始参数。

14、作为本发明的进一步方案，所述建立以耗水最小为目标的目标函数，参照出力初始参数求解目标函数，以确定用于机组发电、发电用水和非发电下泄过程的调度运行序列组包括：

15、获取各水电机组在不同运行水头和机组出力下对应的发电流量并构建机组耗水曲线，根据机组耗水曲线中各机组出力和运行水头对应的发电流量确定发电耗水参数；获取调度周期内各机组启停状态，根据各机组启停状态分别确定开机耗水参数和停机耗水参数；获取表示机组禁止运行出力范围的振动区间，根据相邻调度时段的机组出力与振动区间的关系确定振动区间惩罚耗水参数，建立以发电耗水参数、开机耗水参数、停机耗水参数和振动区间惩罚耗水参数总和最小的目标函数；

16、提取所述出力初始参数中的初始总出力序列；获取机组出力范围和最小开机台数，根据初始总出力序列、机组出力范围、振动区间和最小开机台数筛选各调度时段的可行机组组合并分配机组出力，获取相邻调度时段的各可行机组组合及对应分配的机组出力形成的机组状态，按照调度时段的顺序递推求解所述目标函数，并从末个调度时段耗水量最低的机组状态开始回溯各调度时段的对应机组状态，确定最终的机组组合序列和机组出力分配序列；

17、在机组耗水曲线中查取各调度时段的机组出力和初始水头所对应的发电流量并汇总，得到发电流量序列；获取表示水电站下游生态下泄流量下限的生态流量，将各调度时段的电站发电流量与生态流量逐项比较，以校核各调度时段的电站发电流量是否不小于对应的生态流量；根据各调度时段的水库出库流量与电站发电流量的差值确定弃水流量，并按照调度时段顺序排列形成弃水流量序列；整合所述机组组合序列、所述机组出力分配序列、所述发电流量序列和所述弃水流量序列，形成调度运行序列组。

18、作为本发明的进一步方案，所述参照调度运行序列组和调度边界参数执行水库调蓄操作，获取水库调蓄后的水位调蓄参数包括：

19、提取所述调度运行序列组中的发电流量序列和弃水流量序列，汇总并排列全部序列中同一调度时段的发电流量和弃水流量，形成总下泄流量序列；

20、提取所述调度边界参数中的初始库容、预计入库流量序列和调度时段长度，将调度周期起点的起始水位和初始库容分别确定为首个调度时段起始水位和起始库容，计算各调度时段的预计入库流量序列与总下泄流量序列之间的差值并结合调度时段长度确定库容变化量，根据各调度时段的起始库容和库容变化量确定对应末库容，逐调度时段执行水库调蓄，在水位库容曲线上确定各起始库容和末库容对应的起始水位和末水位，形成水位序列；其中，在各调度时段中，前一调度时段末库容为后一调度时段起始库容；

21、提取所述调度运行序列组中的发电流量序列，在下游水位曲线上查找与发电流量序列对应的下游水位，根据所述水位序列中起始水位和末水位，以及下游水位确定各调度时段的发电水头，形成发电水头序列，将最后一个调度时段末水位确定为模拟末水位；整合所述总下泄流量序列、所述水位序列、所述发电水头序列和所述模拟末水位，形成水位调蓄参数。

22、作为本发明的进一步方案，所述判断水位调蓄参数与调度边界参数的偏离程度，根据偏离程度重新调整出力初始参数，直至满足预设的收敛要求，确定对应的收敛结果组包括：

23、计算所述水位调蓄参数中模拟末水位与所述调度边界参数中目标末水位之间的差值，作为末水位偏差；

24、根据所述末水位偏差调整初始耗水率，将调整后的初始耗水率、出力特性和典型日出力曲线结合，重新形成初始总出力序列，并将所述水位调蓄参数中的发电水头序列作为下一轮初始水头序列；

25、调用所述下一轮初始水头序列重新执行机组组合筛选、机组出力分配和水库调蓄，当所述末水位偏差的绝对值大于预设的末水位允许偏差时，继续调整初始耗水率并更新所述出力初始参数中的初始总出力序列和初始水头序列，当末水位偏差绝对值小于或等于预设的末水位允许偏差时，停止迭代；将停止迭代时的调度运行序列组确定为收敛后的调度运行序列组，将停止迭代时的总下泄流量序列确定为收敛后的总下泄流量序列，将停止迭代时的水位序列确定为收敛后的水位序列；整合收敛后的调度运行序列组、收敛后的总下泄流量序列和收敛后的水位序列，得到收敛结果组。

26、作为本发明的进一步方案，所述对收敛结果组进行约束校核，根据约束校核的结果推荐运行方式包括：

27、提取所述收敛结果组中的收敛后的调度运行序列组，提取所述调度边界参数中的调度时段长度，根据收敛后的调度运行序列组中的机组出力分配序列和调度时段长度确定发电量，根据发电流量序列和调度时段长度确定发电耗水量，根据发电耗水量和发电量计算耗水率；整合调度周期发电量、调度周期发电耗水量和耗水率，作为经济运行指标；

28、提取所述收敛结果组中的收敛后的调度运行序列组、收敛后的总下泄流量序列和收敛后的水位序列，提取所述调度边界参数中调度周期起点的起始水位、目标末水位和预计入库流量序列，根据当前的出力特性，对所述收敛后的调度运行序列组、收敛后的总下泄流量序列和收敛后的水位序列执行运行约束校核操作，得到约束校核结果；

29、当约束校核结果中的各校核项均通过时，将收敛后的调度运行序列组中的机组组合序列和机组出力分配序列确定为推荐运行方式，将发电流量序列和弃水流量序列确定为用水安排，将收敛水位序列确定为水位变化过程，并输出包括所述经济运行指标和所述约束校核结果的推荐运行方式；其中，所述经济运行指标用于表示推荐运行方式对应的发电及耗水情况，所述约束校核结果用于表示推荐运行方式对应的各项运行约束是否通过校核。

30、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

31、本发明将负荷过程生成、机组运行方式优化和水位反馈修正纳入统一的闭环计算过程，在给定初末水位和来水边界后，自动形成与当前运行条件相适应的机组组合及分时出力方案，并依据调蓄结果持续修正运行参数。由此能够使发电安排与水库水位变化相互协调，使阶段末水位逐步满足计划要求，同时提高推荐方案在不同运行场景下的适应能力。通过对最终运行结果进行统一校核并给出经济运行评价，可以提高月度或阶段运行方式的可靠性、可执行性和决策效率。