流域水电站群经济运行和优化调度系统设计研究
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算 法计 算 出 的最优 发 电方 案为 运行 调度 人 员制定 发 电
水 电站联合 短期优 化调度 和流域 实时 负荷分 配 ， 制定 流 域各 电站所 有 机组 的启 停 计划 、并 实 时 自动调 整 流域
各 电站 、各机组 的出力 。其 目标 是在完成上级调 度部 门 下达 的负荷 指令 的同时 ， 始终 维持流域 水 电站 在最小 耗 能状态ｌ 。
见 图 １ 。
图 ２ 流域 集控 中心监控 系统 Ｅ ＤＣ与 Ａ ＧＣ
模 块 关 系 图
３ 优 化 调 度准 则
流域 水 电站 优化 调度 控 制 并不 仅仅 是简 单意 义上 的负荷 优化 分配 问题 ， 是 由流域 发 电计 划优 化制定 、 而 站 间及 站 内负荷 优化 分配 、流域 电站 水位 动态 控 制等
一
系列 的优化 调度 决策 共 同组成 的 。 流域 水 电站 优化 调度 控 制 中主 要采 用三 个优 化 准
则： 最大 发 电量 准则 、最 大蓄 能量 准 则及 库 水 位越 限
图１
流 域 电站经 济运 行 和优 化调 度控 制 系 统 结 构 图
程 度 最 小 准则 。在 电力 市 场条 件 下 ， 域 电站 调度 控 流 制 优 化 准则 应 考虑 各 电站 时空 电价 差 异 ， 即各 流域 电 站 上 网 电价 不 同 ，同一 电站 各 时段 上 网 电价 也不 同 。 若 需 考 虑 电价 因数 ， 需在 最 大发 电量 准 则 、 最大 蓄 仅 能量 准 则 的数学 模 型 中乘 上各 电站 各 时段 电价 即可 ，
工 业 控 制 与 应 ， Ｅ Ｂ
ｎ ｓ ｒ ｎ ｒ ｄ Ａｐｐ ｉａｔ ｎｓ ｄｕ ｔｙ Ｃｏ ｔｏｌ ａｎ ｌ ｉ ｃ ｏ
自动 化 技 术 与 应 用 ２ １ ０ 第 ３ ２年 １卷 第 １期
年 内的保 证 出力 和总 发 电量 。
从集控 中心 Ｆ ． Ｃ模块接 收负荷指令 并 自动对该水 电站 Ｄ 投入 ＡＧＣ的所有机 组实施启停控 制和负荷调整 。这种
配， 主要考 虑最 优蓄放 水次序 、线路潮 流约束 、调度 给 定 负荷 的较 小变 动 有可 能 导致 机 组 的频繁 启 停 、站 间 负 荷 分配 时 有可 能 造成 负荷 大 规模 转 移 、站 间联合 躲 避 机 组振 动 区 、站 间 负荷 分配 时 应考 虑机 组 开机 时 间 等 因素 ， 在进 行流域 Ｅ ＤＣ负荷优化分 配 时 ， 各流域 电 将
流域 集 控 中心 监控 系 统 中针对 流域 的 每个 水 电站
都 有一 个 ＡＧＣ模块 ， 负责 远程对 该 水 电站 单独进 行 自 动发 电控 制 。当某水 电站 的 ＡＧＣ模块 控制方 式设为省 调 时 ， 水 电站 的 ＡＧＣ模 块 从 四川 省调接 收负 荷指令 该 并 自动对 该水 电站投入 ＡＧＣ的所有机 组实施启停 控制 和负荷调 整 ； 当控 制方式设 为集控 中心时 ， ＡＧＣ模 块 该
此 时 优化 准则 分 别为 最大 发 电效 益准 则 、最 大余 留效
益准 则 。在 系 统 的研 制 过程 中 ， 需要 对 不 同优 化 准则 的适 用情 况 、调 度模 型及 优 化算法 作 详细 的分 析和 研
《 动 技 与 用 ２１年 ｌ 第１ 自 化 术 应 ０２ 第３卷 期
计 划提供 了 良好 的参考 。 流域集控 中心监控 系统 ＥＤＣ 与 ＡＧＣ模块 关系见 图 ２ 。
流 域 集 控 中心 监 控 系 统 优 化 调 度 部 分 分 为 经 济 调 度控制（ ＥＤＣ） 各 水 电站 的 自动 发 电控 制 （ 和 ＡＧＣ）
两 部分 。
ＥＤ Ｃ 负 责 流域 总 负 荷 在各 级 水 电站 问 的最 优 分
ｓ 日 （ ｔ －
，
Leabharlann Baidu
Ｉ （一 ・ 一 ） ∑
１：， ；０ ｆ…
）１ ： ｛
Ｌ
（＋ 一 ｙ 一 ｙ・ － 一 ∑百 ｔ ＋ ）
ｊｉ ＝
．
２ ，； Ｏ ， Ｎｔ ， … ＝
３ １ 约束 条件 ．
水量 平衡 约束 ：
出力 平衡 约束 ：
Ⅳ
｛Ｆ（ 一 ２ ；Ｔ 【Ｉ 篡 一ｔ＝， １ Ｉ ＋ ＋ Ｑ￣ ｉ Ｏ） ＝＋ Ｑ ） Ａ Ｎ ， ｔ ｆ ｙ ，ｔ （ ｊ ） … ＝
流 日 荷 线ｌｌ时 负 域 负 曲 实 荷
流 日 电 划Ｉ｝ 时 负 域 发 计 实 荷
站 等效 为一 台等值 机组 进行 计算 ； ＡＧＣ负 责 电厂 总 而 负荷 在投 入 ＡＧＣ 的所 有机 组 间的最 优分配 ， 主要考 虑 机 组躲 避 振 动 区 、最 短 开停 机 时 间 、机组 启停 顺 序 等 因素 。流 域 水 电站 经济 运行 和 优化 调度 控 制 系统 结构
工 业 控 制 与 应 用
ｎ ｕ ｔｙ Ｃｏｎ ｒ ｄ Ａｐ ｉ ａ ｉ ｎｓ ｄ ｓ ｒ ｔ ａｎ ｐｌ ｔ ｏｌ ｃ ｏ
究， 这一 步对于 流域 水 电站 优化调 度控 制至 关重要 ， 研 究结 果 的正确 性和 合理 性直 接决 定 了优 化调 度控 制 的
实用价 值及 优化 水平【 。
流 域集 控 中心监 控 系统 则 根据 流 域水 调 自动 化 系 统 的 中长期优化调 度结果 ， 考虑 电力 系统 负荷平衡 、频
率控 制要求 、各水 电站 机组特性 等众 多 因素 ， 行流域 进
双 层 的流 域 实 时负荷 分配 结 构使得 流 域水 电站 优化 调 度 控 制系 统具 备 了适 应多 种调 度方 式 、 降低系 统复 杂 程度 、提高系统 可靠 性 、分散计算量 、提 高响应速度等 许多优点 。此 外 ， 经济调度 控制（ＤＣ 模块还提供流域 日 Ｅ ） 最 优发 电方 案计算 功能 ， 运用合理 数学模型 和先进优化
水 电站联合 短期优 化调度 和流域 实时 负荷分 配 ， 制定 流 域各 电站所 有 机组 的启 停 计划 、并 实 时 自动调 整 流域
各 电站 、各机组 的出力 。其 目标 是在完成上级调 度部 门 下达 的负荷 指令 的同时 ， 始终 维持流域 水 电站 在最小 耗 能状态ｌ 。
见 图 １ 。
图 ２ 流域 集控 中心监控 系统 Ｅ ＤＣ与 Ａ ＧＣ
模 块 关 系 图
３ 优 化 调 度准 则
流域 水 电站 优化 调度 控 制 并不 仅仅 是简 单意 义上 的负荷 优化 分配 问题 ， 是 由流域 发 电计 划优 化制定 、 而 站 间及 站 内负荷 优化 分配 、流域 电站 水位 动态 控 制等
一
系列 的优化 调度 决策 共 同组成 的 。 流域 水 电站 优化 调度 控 制 中主 要采 用三 个优 化 准
则： 最大 发 电量 准则 、最 大蓄 能量 准 则及 库 水 位越 限
图１
流 域 电站经 济运 行 和优 化调 度控 制 系 统 结 构 图
程 度 最 小 准则 。在 电力 市 场条 件 下 ， 域 电站 调度 控 流 制 优 化 准则 应 考虑 各 电站 时空 电价 差 异 ， 即各 流域 电 站 上 网 电价 不 同 ，同一 电站 各 时段 上 网 电价 也不 同 。 若 需 考 虑 电价 因数 ， 需在 最 大发 电量 准 则 、 最大 蓄 仅 能量 准 则 的数学 模 型 中乘 上各 电站 各 时段 电价 即可 ，
工 业 控 制 与 应 ， Ｅ Ｂ
ｎ ｓ ｒ ｎ ｒ ｄ Ａｐｐ ｉａｔ ｎｓ ｄｕ ｔｙ Ｃｏ ｔｏｌ ａｎ ｌ ｉ ｃ ｏ
自动 化 技 术 与 应 用 ２ １ ０ 第 ３ ２年 １卷 第 １期
年 内的保 证 出力 和总 发 电量 。
从集控 中心 Ｆ ． Ｃ模块接 收负荷指令 并 自动对该水 电站 Ｄ 投入 ＡＧＣ的所有机 组实施启停控 制和负荷调整 。这种
配， 主要考 虑最 优蓄放 水次序 、线路潮 流约束 、调度 给 定 负荷 的较 小变 动 有可 能 导致 机 组 的频繁 启 停 、站 间 负 荷 分配 时 有可 能 造成 负荷 大 规模 转 移 、站 间联合 躲 避 机 组振 动 区 、站 间 负荷 分配 时 应考 虑机 组 开机 时 间 等 因素 ， 在进 行流域 Ｅ ＤＣ负荷优化分 配 时 ， 各流域 电 将
流域 集 控 中心 监控 系 统 中针对 流域 的 每个 水 电站
都 有一 个 ＡＧＣ模块 ， 负责 远程对 该 水 电站 单独进 行 自 动发 电控 制 。当某水 电站 的 ＡＧＣ模块 控制方 式设为省 调 时 ， 水 电站 的 ＡＧＣ模 块 从 四川 省调接 收负 荷指令 该 并 自动对 该水 电站投入 ＡＧＣ的所有机 组实施启停 控制 和负荷调 整 ； 当控 制方式设 为集控 中心时 ， ＡＧＣ模 块 该
此 时 优化 准则 分 别为 最大 发 电效 益准 则 、最 大余 留效
益准 则 。在 系 统 的研 制 过程 中 ， 需要 对 不 同优 化 准则 的适 用情 况 、调 度模 型及 优 化算法 作 详细 的分 析和 研
《 动 技 与 用 ２１年 ｌ 第１ 自 化 术 应 ０２ 第３卷 期
计 划提供 了 良好 的参考 。 流域集控 中心监控 系统 ＥＤＣ 与 ＡＧＣ模块 关系见 图 ２ 。
流 域 集 控 中心 监 控 系 统 优 化 调 度 部 分 分 为 经 济 调 度控制（ ＥＤＣ） 各 水 电站 的 自动 发 电控 制 （ 和 ＡＧＣ）
两 部分 。
ＥＤ Ｃ 负 责 流域 总 负 荷 在各 级 水 电站 问 的最 优 分
ｓ 日 （ ｔ －
，
Leabharlann Baidu
Ｉ （一 ・ 一 ） ∑
１：， ；０ ｆ…
）１ ： ｛
Ｌ
（＋ 一 ｙ 一 ｙ・ － 一 ∑百 ｔ ＋ ）
ｊｉ ＝
．
２ ，； Ｏ ， Ｎｔ ， … ＝
３ １ 约束 条件 ．
水量 平衡 约束 ：
出力 平衡 约束 ：
Ⅳ
｛Ｆ（ 一 ２ ；Ｔ 【Ｉ 篡 一ｔ＝， １ Ｉ ＋ ＋ Ｑ￣ ｉ Ｏ） ＝＋ Ｑ ） Ａ Ｎ ， ｔ ｆ ｙ ，ｔ （ ｊ ） … ＝
流 日 荷 线ｌｌ时 负 域 负 曲 实 荷
流 日 电 划Ｉ｝ 时 负 域 发 计 实 荷
站 等效 为一 台等值 机组 进行 计算 ； ＡＧＣ负 责 电厂 总 而 负荷 在投 入 ＡＧＣ 的所 有机 组 间的最 优分配 ， 主要考 虑 机 组躲 避 振 动 区 、最 短 开停 机 时 间 、机组 启停 顺 序 等 因素 。流 域 水 电站 经济 运行 和 优化 调度 控 制 系统 结构
工 业 控 制 与 应 用
ｎ ｕ ｔｙ Ｃｏｎ ｒ ｄ Ａｐ ｉ ａ ｉ ｎｓ ｄ ｓ ｒ ｔ ａｎ ｐｌ ｔ ｏｌ ｃ ｏ
究， 这一 步对于 流域 水 电站 优化调 度控 制至 关重要 ， 研 究结 果 的正确 性和 合理 性直 接决 定 了优 化调 度控 制 的
实用价 值及 优化 水平【 。
流 域集 控 中心监 控 系统 则 根据 流 域水 调 自动 化 系 统 的 中长期优化调 度结果 ， 考虑 电力 系统 负荷平衡 、频
率控 制要求 、各水 电站 机组特性 等众 多 因素 ， 行流域 进
双 层 的流 域 实 时负荷 分配 结 构使得 流 域水 电站 优化 调 度 控 制系 统具 备 了适 应多 种调 度方 式 、 降低系 统复 杂 程度 、提高系统 可靠 性 、分散计算量 、提 高响应速度等 许多优点 。此 外 ， 经济调度 控制（ＤＣ 模块还提供流域 日 Ｅ ） 最 优发 电方 案计算 功能 ， 运用合理 数学模型 和先进优化