水电站短期经济管理运行及财务知识分析

第四讲 水电站短期经济运行
第一节 概述
一、水电站短期经济运行的任务
短期经济运行的主要任务是指将长期经济运 行所分配给本时段（周、日）的输入能在其中更 短时段（日、小时和15min）间合理分配，以确 定水电站逐日、逐小时或逐15min负荷及运行状 态，制定水电站水库短期（最优）运行方式。它 适用于具有日调节及以上性能水库的水电站短期 调度。短期经济运行是实时经济运行的宏观控制， 而实时经济运行是短期经济运行的具体体现，即 短期经济运行在理论和技术上一般都包含实时经 济运行。
二、水电站短期经济运行的内容
1、制定计划期（未来一日或一周内多日）的 经济运行方式（计划）。
“以电定水”、“以水定电”
2、短期经济运行方式的实时控制与调整。以 所编制的计划期内水电站经济运行方式（计划） 为指导，根据面临时段及其后时段负荷等信息的 可能变化，随时修正原计划（方式），以调整水 电站及其各机组面临时段的决策和剩余计划期的 经济运行方式，调整方法可以采用以上计划制定 方法。同时，还须考虑电力频率和电压的变化情 况，调整相应的无功功率。水电站负荷调整一般 由厂内经济运行的自动控制系统实现。
第二节 水电站短期经济运行的“以 电定水”模式
一、优化课题与准则 （一）优化课题 （二）优化准则 二、优化数学模型 三、数学模型求解方法
（一）优化课题
“以电定水”模式的基本课题是：对于 计划期T（总时段数，时间范围为t0~tT）， 在已知水电站总负荷过程和预测入库流量 过程等条件下，寻求使所采用的优化准则 达到极值的水电站各时段工作机组的最优 台数、组合及有功负荷在工作机组间的最 优分配，以及相应的水库蓄泄状态变化过 程和泄流设施控制过程。
t1 j1
iL(t, j)
Pin (t)为 t 时段水电站总的输入功率，kW ；
Pin,i (t) Qfd,i (t) Hi (t) 分别为t 时段 i 号机组的
输入功率，kW ，发电流量，m3 / s ，和机组
（段）水头，m ；T (t)表示 t 时段以秒为单
位的时段长，s ，为表述方便，用Th (t) 表
(t )
Qqd ,i
(t )
Qkz ,i
(t )
Qtx ,i
(t)]
T
(t )
t 1 j1
iL(t , j )
Q(t)为 t 时段水电站总的引用流量，m3 / s ；
i t Qfd,i (t) Qqd,i (t) Qkz,i (t) Qtx,i (t)分别为 时段 号
机组的工作流量、启动损失流量、空载流量 及调相损失流量，m3 / s 。
Z min sh
(t
1)
Z sh
(t
1)
Z max sh
(t
1)
式7
V min (t 1) V (t 1) V max (t 1)
t时段末水库上游允许最小蓄水量 t时段末水库上游允许最大蓄水量
（4）泄流设施泄流能力约束：
水库泄洪设施个数
Mxie
Qqs (t) N j fxie, j [Zsh (t) Zsh (t 1)] / 2 式8
示 t 时段以小时为单位的时段长，h 。
W (T ) tT Q(t)dt t0
式2
tT n(t ) t0 j1
[Qfd ,i (t) Qqd ,i (t) Qkz,i (t) Qtx,i (t)]dt
iL(t, j)
min
离散形式为
W
* (T )
min
T
n(t )
[Q fd ,i
（二）优化准则
常用准则包括： 计划期T内的水电站输入能Ein(T)最小
计划期T内的水电站效率(T ) 最大
计划期T内的水电站能量损失△E(T)最小 计划期T内的水电站引用水量W(T)最小
二、优化数学模型
（一）目标函数
Ein (T )
tT t0
Pin (t)dt
tT t0
n(t ) j 1
j1
每种泄洪设施的孔数 泄洪设施的最大泄洪流能力函数
（5）下游水位流量关系约束
Zxy (t) fZQ[Qck (t)]
式9
t时段下游平均水位
下游水位流量关系函数
3、水电站特性约束
（1）机组（段）水头：
Hi (t)
H min i
Hi (t)
H max i
Z sh
(t
)
Z sh 2
(t
1)
Z
xy
W *(T )
百度文库
min
T
n(t)
[Qfd,i (t) T (t)]
式3
t1 j1
iL(t, j)
（二）约束条件
1、电力系统约束（产出型约束） 2、水库特性约束 3、水电站特性约束 4、综合利用约束 5、初始条件约束 6、非负约束
1、电力系统约束
t时段水电站总负
荷（出力）
n(t)
Pi (t) Ps (t)
式4
j1
第i号i机L(组t, j)出力
2、水库特性约束
（1）水库水量平衡约束
令： n(t)
Qck (t) Qfd (t) Qqs (t)
Qfd ,i (t) Qqs (t)
t时段末库蓄水量
t时段平i均Lj(入t1, j)库流量
则有
V (t 1) V (t) Qrk (t) Qck (t) T (t) 式5
t时段初库蓄水量
t时段平均n出(t) 库流量
V
(t)
Qrk
(t)
j1 iL(t,
j)
Q fd
,i
(t)
Qqs
(t)
T
(t)
t时段弃水流量
（2）库容曲线约束
Zsh (t 1) fZV [V (t 1)] 式6
t时段末水库上游水位
库容曲线函数
（3）库水位或库蓄水量约束：
t时段末水库上游允许最低水位 t时段末水库上游允许最高水位
(t)
式10
Hi (t)
Hi (t) fH ,i[Qfd ,i (t)]
（2）机组预想出力限制：
Pi yx (t) f yxcl,i[Hi (t)]
式11
（3）机组出力限制：
P min i
(t)
Pi
(t)
P max i
(t)
式12
决定于机组运行条件 和电力线路限制等。
如果电网不给定上线， 则取预想出力值。
Pin,i (t )dt
式1
iL(i, j)
tT n(t ) t0 j1
9.81Qfd ,i (t)Hi (t)dt min
iL(t, j)
离散形式为
Ei*n (T )
min
T
n(t)
9.81Q
fd
,i
(t
)
H
i
(t
)Th
(t
)
t1 j1
iL(t, j)
T n(t)
min{
9.81Qfd,i (t)Hi (t)T (t) / 3600}