5.水电站水库群联合长期发电调度

时，常可起到互相补偿的作用，大大有利于水力资源利
用效益的提高。
• 梯级电站的补偿调节方式分为水文补偿和库容补偿。
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3.2 水电站水库群的补偿调节

1.水文补偿:利用水文条件的差别来进行的补偿
不同河流间或同一河流各支流间的水文情况有同步
和不同步两种。利用两河丰、枯水期的起迄时间不
完全一致、最枯水时间相互错开的特点，把它们联
在河流水能资源的开发利用过程中，位于上游且 具有良好调节性能的大型水电站对天然径流的调 节，可使下游水电站的发电效益在不增加任何额 外投入的情况下得到不同程度地提高。
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3.2 水电站水库群的补偿调节
一、 水电站群径流电力补偿调节概念
• 位于不同流域地区的几个水库或水电站，由于水文径流
特征和水库调节性能不同，当水库或水电站群联合工作
2.约束条件
（1）水量平衡约束
Vi,t 1 Vi,t ( Ii ,t Qi ,t Si ,t )t t T
Vit,min Vi ,t Vit,max t T
（2）水库蓄水量约束
（3）水库下泄流量约束 Qit,min Qi ,t Qit,max t T （4）电站出力约束 （5）非负条件约束
3. 水电站水库群联合长期发电 调度
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3.1 概述
一、水电站水库群联合长期优化运行调度的任务和
课题

1.主要任务：制定和实施在较长时期内，以年为计算调 度期，水电站的有限输入能在各较短时段（月、旬）之 间的最优分配方式和该时期各时段的电力系统负荷在各
电站（水、火电站）之间的最优分配方式。

对于长期运行调度而言，其决定作用的是具有长期调节 能力水库的水电站。
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3.2 水电站水库群的补偿调节
3. 补偿调节的效益计算及分析

设各水电站单独运转时的保证出力总和，按同频率相加者为 ∑(Pf)，经补偿调节后的总保证出力为Pf∑ 两者之差即为补偿 调节效益：△P = Pf∑ - ∑(Pf) △P由两部分组成：

1. 水文补偿效益，由于各河流水文条件不同步性通过电力
类。
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3.2 水电站水库群的补偿调节
（1）划分补偿电站与被补偿电站
• 基本原则: • 1.库容大小、径流量多少及水头高低，是划分补偿与被补偿 电站的主要标准。 • 2.各水库综合利用要求限制条件的繁简程度、梯级水电站所 处的上下位置，也有影响。
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3.2 水电站水库群的补偿调节
• 第一类补偿电站: 调节性能好，库容系数(水库兴利库容与其 坝址断面处的多年平均年径流量的比值，是表明水库调节径 流能力大小的一个指标)、多年平均径流Q0和电站装机容量 大的，综合利用要求比较简单的电站。 • 第二类补偿电站: 库容、水量和水头较大（次大）的电站。 • 被补偿电站: 库容小、无调节或日调节的水电站，及一些小 电站。 • 补偿能力较弱的电站先进行补偿，补偿能力最大的放 水电站群联合调度特点
流域水电站群由于其自身的复杂结构，其联合优化运 行需考虑以下问题：
① 参与电力系统运行的有多个水电站和火电站； ② 各水电站的调节性能不同，承担的综合利用任务也不
同；
③ 各水电站所处的地理位置、所具有的水文径流特性各 有差别；
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3.1 概述
④ 梯级水电站水库间不仅存在着电力联系，而且还存在
3.2 水电站水库群的补偿调节
④ 判断水库存水是否刚刚用完放空。若假定的拟发出力P’ 太大，则水库提前泄空；若偏小，则时段末水库尚存 此时P’即为所求。 ⑤ 以同样的试算法进行第二时段，即T2蓄水段的补偿调 节计算。此时拟发出力也应满足使补偿电站水库从库 空到库满。
有剩余水量。需重新假定 P’ ，使水库在 T1 末刚刚放空，
维数灾问题，可采用各类DP改进方法，如离散微分
动态规划。
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3.3 确定性来水条件下的水电站水库群 联合中长期最优运行
离散微分动态规划法 (Discrete differential dynamic programming – DDDP)
式中，qi----第i个水库来水 qi-1,i----第i-1 与i个水库区间来水 Qi----第i-1个水库下泄流量
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3.1 概述
2. 水头联系

它决定于梯级水电站之间的衔接情况，分为重叠式、间断 式和连接式。 梯级水电站间呈重叠式时，下游电站的上游水位即上游电 站的下游水位； 呈间断式时，上游电站的下游水位取决于其下泄流量；

将近似计算的∑P值，在被补偿 电站总出力过程线上，求P’线， 使∑Pi与∑P相等。
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3.2 水电站水库群的补偿调节

当第一个补偿电站的调节计 算完成后，再进行第二个补 偿电站的计算，如此逐个进 行补偿调节计算，最后即求 得系统水电站群补偿后的总 出力过程和各个电站的出力 过程。 在此统一设计枯水段内，最 低的总出力值，即为水电站 群补偿后的总保证出力。
⑥ 进入下一调节周期的计算。
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3.2 水电站水库群的补偿调节

假定P’时，为避免多次试算，可近似估算补偿电站可发的总 补偿出力：∑P = 9.81η(∑Q±Vn/T1,2)H’ 其中：正号为供水段，蓄水段取负号； H’ 为平均水头，由 死库容VL+Vn/2查上游库水位，与 由调节流量查下游水位之差而得。
着水力联系（流量、水头），因此需综合考虑梯级水 电站水库群的总体情况，实行联合运行，以实现资源 的优化配置。
⑤ 水电站群的约束和限制条件比单一的水电站更为复杂。
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3.1 概述
二、梯级水电站间的水力联系
1. 流量联系 即上游水电站的下泄流量成为下游水电站的部分来水。
qi Qi 1 qi 1,i
二、 梯级水电站群中长期运行模型
1.目标函数 • （1）梯级电站年内出力最小的时段的出力尽可能大，即最 大化最小出力，该目标的效果是为电网提供尽可能大的均匀 的可靠出力，同时，达到增大枯期发电量的目的。
NP MaxMin ( Ai Qi ,t H i ,t ) t T
i 1


呈连接式时，上游电站的下游水位Zi-1,d不仅与其下泄流量 Qi-1有关，而且与下游水库的存水量Vi有关：
Zi 1,d Zi 1,d (Qi 1 ,Vi )
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3.2 水电站水库群的补偿调节

一个地区的水电站群，往往都向同一个电网供电， 无论是有水力联系的串联电站还是无水力联系的 并联电站，都可以进行补偿调节。
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3.2 水电站水库群的补偿调节

补偿试算具体步骤如下:
① 按照补偿电站的径流过程，大致 确定补偿水库的各供水段T1和各 蓄水段T2。 ② 在供水段中假定一拟发的总出力 P’，求得补偿电站所需的逐月出 力值。 ③ 根据补偿电站的有效库容及该时 段的设计天然来水量，进行调节 计算至T1时段末。
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3.2 水电站水库群的补偿调节
2. 径流电力补偿调节计算--时历法

补偿调节的主要目的: 提高水电站群总的保证出力，并使其 年内甚至多年的出力过程尽量均匀。

时历法计算的特点: 逐个把调节性能差的被补偿电站的出力
过程，通过补偿电站的依次补偿，来提高和拉平总出力过程。
因此首先需要对系统中联合工作的水电站的补偿能力进行分
各水电站水库蓄水量最大的优化准则，建立相应模型。
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3.1 概述
（二）水、火电混合电力系统的长期最优运行课题

在水、火电混合电力系统中，常采用所有火电厂在计算调度 期总燃料费用最小为准则，建立相应的模型，按一定的优化 方法制定各水电站、火电厂之间在整个调度期的系统负荷分 配方式及各水电站水库的最优运行调度方式。
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3.3 确定性来水条件下的水电站水库群 联合中长期最优运行
一、水电站水库群联合调度优化准则

确定性来水条件下的水电站水库群联合长期运行调
度的优化准则通常是：给定控制期内径流过程，确
定水电站群发电用水或水库群蓄水位过程，使控制
期内总发电量、发电效益或系统保证出力最大。
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3.3 确定性来水条件下的水电站水库群 联合中长期最优运行
系起来，共同满足用水或用电的需要，相互补充水
量，提高两河的保证流量和系统的保证出力。
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3.2 水电站水库群的补偿调节

2.库容补偿: 利用水库库容差异所进行的径流补偿
由于水电站群中各水库调节性能不同，在联合工作
时，由调节性能高的较大水库改变调度方式，帮助
调节性能差的较小水库提高保证电能，使季节性电 能转变为长期可靠电能，从而提高电力系统的保证 出力和供电质量。
MaxE Max (Ct Ai Qi ,t H i ,t tt )
i 1 t 1 N T
E为整个梯级电站年发电量；Ct为第t时段电价（当=1时，目标函数为 发电量最大，<>1时，目标函数为发电效益最大化）； Δtt第t时段小时数。
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3.3 确定性来水条件下的水电站水库群 联合中长期最优运行
系统联网但不进行库容补偿而获得。 2. 库容补偿效益，由于进行补偿调节而增加的保证出力。
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3.2 水电站水库群的补偿调节
1.水文补偿效益: △P’ = ∑Pt- ∑(Pf)
∑Pt----各电站单独运转时出力过程同时段叠加， 按大小次序排队，得总出力频率曲线后，求得的 相应于设计保证率的出力值。
NP为整个梯级最大化的最小出力；Ai为第i个电站出力系数；
N
Qi,t为第 i 个电站在第t时段发电流量；Hi,t为第 i 个电站在第t时段平均发电净水头；
T为年内计算总时段数（计算时段为月，=12）；N为梯级电站总数。