[发明专利]黄河上游梯级水电站运行设计与优化调度方法及设备

摘要

本发明涉及黄河上游梯级水电站群的联合运行设计与优化调度方法，包括以下步骤：通过水位传感器测量各电站日平均水库水位及电站下游日平均尾水位，通过超声流量计测量各电站下泄流量；通过梯级水电站联合优化调度模型模块建立梯级水库联合优化调度模型；通过调度轨迹的计算和分析模块进行梯级水电站联合优化调度轨迹的计算和分析；通过梯级水电站群系统联合运行设计模块对梯级水电站群系统联合运行设计；通过梯级水电站群系统联合调度模块对梯级水电站群系统联合调度。本发明简明实用，针对性强，可使拉西瓦和积石峡投运后黄河上游梯级电站群多年平均发电量增加约4.7亿度，兰州断面供水保证率达到95％，技术经济效益将是十分显著的。

主权项

一种黄河上游梯级水电站群的联合运行设计与优化调度方法，包括以下步骤：步骤1，通过水位传感器测量龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡和刘家峡六个水电站日平均水库水位及电站下游日平均尾水位，通过超声流量计测量各电站下泄流量；步骤2，通过梯级水电站联合优化调度模型模块建立梯级水库联合优化调度模型：利用步骤1测量的数据，建立龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡和刘家峡六个水电站各自的水库水位和库容关系曲线，下游尾水位和流量关系曲线，并根据上述水库水位和库容关系曲线和下游尾水位和流量关系曲线及各水库长系列的入库径流过程，以各梯级水电站的保证出力、兰州断面下泄流量及其保证率、以及各水库的水量平衡方程和蓄水水位限制为约束条件，以梯级水电站发电量最大化为目标函数，建立梯级水库联合优化调度模型；步骤3，通过调度轨迹的计算和分析模块进行梯级水电站联合优化调度轨迹的计算和分析：采用离散微分动态规划算法，得出调度目标值，即满足约束条件的最优策略和最优轨迹；步骤4，通过梯级水电站群系统联合运行设计模块对梯级水电站群系统联合运行设计：以龙羊峡水电站为补偿电站，拉西瓦、李家峡、公伯峡、积石峡和刘家峡水电站均为龙羊峡电站的被补偿电站；在满足兰州断面以下综合用水要求条件下，按刘家峡水电站各月保持平均水位运行，求其出力过程线；在凌汛期由刘家峡水库控制下泄流量，梯级出力由龙羊峡电站进行补偿；刘家峡水库在每年11月底腾出防凌库容，以拦蓄龙羊峡水库因补偿梯级发电而下泄的水量；步骤5，通过梯级水电站群系统联合调度模块对梯级水电站群系统联合调度：根据步骤3所述的梯级水库联合优化调度模型模块的优化计算结果，结合步骤4所述的梯级水电站群系统联合运行方式，按下述规则进行梯级水电站群联合调度：1)当水位传感器测量得到的水库实际蓄水位落于保证供水区时，梯级水电站群系统联合调度模块指令水电站按保证供水流量580m3/s发电，再按下表1各月倍比系数对上述供水流量进行修正；表1 月份 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 倍比系数 1.0 1.2 0.8 0.9 1.2 0.9 1.0 0.8 0.8 1.0 1.0 1.52)当水位传感器测量得到的水库实际蓄水位落于加大供水区时，梯级水电站群系统联合调度模块指令水电站按1.1倍的保证供水流量638m3/s发电，再按表1各月倍比系数对638m3/s供水流量进行修正；3)当水位传感器测量得到的水库实际蓄水位落于降低供水区时，梯级水电站群系统联合调度模块指令水电站按0.8倍的保证供水流量464m3/s发电，再按表1各月倍比系数对464m3/s供水流量进行修正；4)刘家峡电站出流量由梯级水电站群系统联合调度模块控制，按以下函数关系调度：Q刘＝a+bZ刘+cQ龙，式中Q刘为刘家峡电站出流量、Z刘为由水位传感器实时测得的刘家峡水库水位、Q龙为超声流量测量装置实时测得的龙羊峡出流量：a，b，c为表2所示的各月的调度函数系数表2 月份 a b C 5 -55913.9 32.6 0.6 6 -58488.6 34.2 0.4 7 -64292.5 37.6 0.7 8 -53718.5 31.4 0.9 9 -8466.1 4.9 1.0 10 -25415.4 14.8 1.1 11 -52453.8 30.5 1.1 12 -21280.0 12.4 0.9 1 -21175.0 12.3 1.0 2 -36272.9 21.0 0.8 3 -12625.2 -7.3 0.7 4 -46916.7 27.4 0.5