梯级水电站水库蓄能利用最大化的长期优化调度

第30卷第1期中国电机工程学报V ol.30 No.1 Jan.5, 2010

20 2010年1月5日Proceedings of the CSEE ©2010 Chin.Soc.for Elec.Eng.

文章编号：0258-8013 (2010) 01-0020-07 中图分类号：TM 73 文献标志码：A 学科分类号：470⋅40

梯级水电站水库蓄能利用最大化的长期优化调度

郭壮志，吴杰康，孔繁镍，祝宇楠

(广西大学电气工程学院，广西壮族自治区南宁市 530004)

Long-term Optimization Scheduling Based on Maximal Storage Energy Exploitation of

Cascaded Hydro-plant Reservoirs

GUO Zhuang-zhi, WU Jie-kang, KONG Fan-nie, ZHU Yu-nan

(School of Electrical Engineering, Guangxi Univeristy, Nanning 530004, Guangxi Zhuang Autonomous Region, China)

ABSTRACT: A hybrid water spillage strategy for cascaded hydro-plants was proposed to realize the optimal distribution of water resource. By taking cascaded hydro-plants as a whole, a novel long-term optimization scheduling model named maximal storage energy exploitation model was established based on the rules of minimizing water spillage electric quantity for the last hydro-plant, maximizing electric quantity increments and total power output of cascaded hydro-plants. A detailed mathematical model for water head was constructed, which can describe relations among water volume, water discharge, water spillage, forebay elevation and tailrace elevation. By using recursion thought, a mathematical model for water volume was presented which is composed by water spillage and water discharge. A proportion strategy and equivalent storage capacity constraint condition were applied to describe the characteristics of daily regulating hydro-plant. To testify the effectiveness of the novel model, an example for three hydro-plants was executed. The simulation results prove that the model can realize the optimal distribution of water resource and enhance the synthesis electricity generation benefit of cascaded hydro-plant.

KEY WORDS: cascaded hydro-plant; maximal storage energy exploitation; long-term optimization scheduling; beneficial water spillage strategy; equivalent reservoir capacity 摘要：以强迫弃水和有益弃水的混合弃水策略为基础，将梯级水电站看作一个整体，建立蕴涵末级水电站弃水电量最小、水力资源电站间分配时的发电量增益最大和水电站总发电量最大的梯级水电站水库蓄能利用最大化长期优化调度数学模型。构建了描述蓄水量、发电引用流量、弃水流量、水库前池水位和放水路水位之间关系的水电站水头特性详细数学模型。基于递归思想，建立以弃水流量和发电引用流量表示的水库蓄水量表达式。针对日调节水电站在长期优化调度中的特殊性，采用比例放大策略，建立了水库的等效库容约束条件。以一个三级水电站为例进行仿真分析，以混合弃水策略为基础的水库蓄能利用最大化优化调度数学模型可以提高约4%的综合发电量，表明了有益弃水策略在合理分配水力资源和提高电站综合发电效益方面的有效性。

关键词：梯级水电站；蓄能利用最大化；长期优化调度；有益弃水策略；等效库容

0 引言

理论和实践表明，充分利用水能，优先开发水电能源，提高水能利用率，对于合理开发和使用其他非可再生能源如燃煤资源等具有重要作用[1-4]。由于水电站来水随机性及空间分布不均衡性等因素的影响，自然调节并不能够实现水力资源的可持续高效利用，从而影响电能利用的连续性和稳定性，因此人们通过兴建水库的方式和采用现代优化技术[5-14]的手段进行优化调控，来实现水力资源在时间和空间上的合理分配。梯级水电站之间存在电力和水力方面的双重联系，如何建立有效的电能生产优化调度数学模型来协调梯级水电站之间水资源的利用和分配已经成为当前研究的热点[15-23]。目前，围绕着调度期内发电量最大[15-16]、水库蓄能最大[17]、调峰效益最大[18]、耗水量最小[19]及发电收益最大[20-23]等运行目标，建立了大量优化模型，其中

基金项目：国家自然科学基金项目(50767001)；国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2007AA04Z197)；广西自然科学基金项目(桂科自0640028)；广西高校百名中青年学科带头人资助计划项目(RC20060808002)；广西壮族自治区教育厅科研项目(200808MS150)和广西壮族自治区研究生教育创新计划项目(105930901001, 105930904068)。

Project Supported by National Natural Science Foundation of China (50767001); The National High Technology Research and Development of China(863 Programme) (2007AA04Z197)．