梯級電站的發電後評估系統及方法
2023-08-09 11:34:41 1
專利名稱：梯級電站的發電後評估系統及方法
技術領域：
本發明涉及梯級電站調度後評估技術領域，具體的說，涉及一種梯級電站的發電後評估系統及方法。
背景技術：
電站考核電量的計算是其後評估工作的基礎，傳統方法即按照調度圖、調度規程等對實際徑流系列進行調度，計算出設計電量，扣除調峰、檢修損失的電量後即為考核電量，然後以此為基礎計算其他考核指標。該方法存在著計算多採用經驗公式、調度圖與實際情況偏差大、處理多目標問題能力有限，以及對於調節能力大的電站，其計算得出的考核電量值往往小於實際發電量的缺點。有關學者針對這些問題，從梯級電站優化挖潛的角度出發，採用大基因遺傳算法對梯級電站年調度運行進行再優化，得出梯級電站「理論最大發電量」，以此為基礎計算其他考核指標。該方法基本避免了傳統方法所出現的缺點，但是，該方法在實際操作過程中又出現了收斂速度慢、局部尋優能力不足的缺陷，即便加入了流量和水位引導，效果仍不理想。本發明提供了一種新的梯級電站發電效益後評估系統及方法，以期解決現有最新方法中出現的問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有梯級電站發電效益後評估計算中，優化算法決策變量基因數多而複雜，變動空間大的缺陷，提供一種新的梯級電站發電效益後評估系統及方法。為了解決以上技術問題，本發明涉及一種梯級電站發電後評估系統，其特徵在於，所述系統包括信息採集子系統、後評估子系統以及人機互動子系統，其中:所述信息採集子系統通過通信總線連接至所述後評估子系統，其採集數據並且將所述數據傳輸至所述後評估子系統，其中，所述信息採集子系統包括信息採集接入埠、信息通道以及資料庫伺服器，所述信息採集接入埠通過所述信息通道與所述資料庫伺服器相連；所述後評估子系統通過通信總線分別與所述信息採集子系統和所述人機互動子系統相連，其將從所述信息採集子系統接收的所述數據進行後評估計算分析後傳輸至所述人機互動子系統，其中，所述後評估子系統包括信息收發單元、後評估主題信息存儲單元、模型存儲單元、通用模型接口單元、信息處理單元、信息顯示單元、信息反饋單元；所述信息收發單元與所述後評估主題信息存儲單元連接；所述模型存儲單元、所述通用模型接口單元、所述信息處理單元與所述信息顯示單元依次連接；所述信息處理單元又分別與所述後評估主題信息存儲單元和所述信息反饋單元連接；所述人機互動子系統通過通信總線與所述後評估子系統相連，用於輸入各類後評估信息處理控制指令，將所述後評 估子系統得出的結論進行展示、輸出及反饋。
優選地，所述信息收發單元接收來自所述資料庫伺服器的所述數據，並對所述數據進行預處理以便形成統一格式的數據，再將預處理的數據發送至所述後評估主題信息存儲單元；所述後評估主題信息存儲單元接收且存儲來自所述信息收發單元的所述預處理的數據，並且將所述預處理的數據發送至所述信息處理單元；所述模型存儲單元通過所述通用模型接口單元將存儲的計算模型信息提供給所述信息處理單元； 所述通用模型接口單元從所述模型存儲單元將所述計算模型信息傳輸到所述信息處理單元；所述信息處理單元根據所述人機互動子系統發出的控制指令獲取所述預處理的數據，通過所述通用模型接口單元獲取所述計算模型信息，並且基於所述計算模型信息通過所述預處理的數據進行後評估計算分析，將分析結果發送至所述信息顯示單元和所述反饋單元；所述信息顯示單元接收來自所述信息處理單元的後評估分析結果，並且根據所述人機互動子系統的指令將所述後評估分析結果通過所述通信總線傳輸到所述人機互動子系統，以顯示出所述後評估分析結果；所述信息反饋單元接收來自所述信息處理單元的所述後評估分析結果，並且根據所述人機互動子系統的指令將後評估分析相關結果信息通過所述通信總線傳輸到所述人機互動子系統，供所述人機互動子系統將相關結果信息反饋給梯級調度控制中心。優選地，所述人機互動子系統進一步包括通信線路、計算機以及輸入/輸出設備。優選地，所述信息通道進一步包括內外網數據通信線路、調度數據通信線路、水情數據通信線路。本發明還涉及一種梯級電站發電後評估方法，其特徵在於，所述後評估方法包括以下步驟:I)數據採集，所述數據採集獲取後評估分析所需的數據，包括梯級電站內外網數據、調度數據以及水情數據；2)後評估計算分析，包括:考核電量計算:採用綜合出力係數法按照調度圖進行所述考核電量計算，如果電站沒有調節能力則按照核定的考核水位進行調度考核電量計算，所述考核電量計算以日為單位，計算電站一年累積的電量值，即E^E^Ejt，其中，EkS日考核電量，Etl為日設計電量，Ej為機組檢修損失電量，Et為調峰損失電量；理論最大發電量計算:採用基於水位引導的遺傳算法進行計算；考核指標分析:分析指標包括梯級電站年度發電完成率、年度理論可挖潛電量、年度水能利用提高率、年度節水增發電量:所述梯級電站年度發電完成率為5 = 1^x100%，其中E為電站年度實際發電量，E￥為電站年度考核電量值，所述年度理論可挖潛電量為Λ Em=Em-E,其中Em為電站理論最大發電量，
所述年度水能利用提高率為
權利要求
1.一種梯級電站的發電後評估系統，其特徵在於，所述系統包括信息採集子系統、後評估子系統以及人機互動子系統，其中: 所述信息採集子系統通過通信總線連接至所述後評估子系統，其採集數據並且將所述數據傳輸至所述後評估子系統， 其中，所述信息採集子系統包括信息採集接入埠、信息通道以及資料庫伺服器，所述信息採集接入埠通過所述信息通道與所述資料庫伺服器相連； 所述後評估子系統通過通信總線分別與所述信息採集子系統和所述人機互動子系統相連，其將從所述信息採集子系統接收的所述數據進行後評估計算分析後傳輸至所述人機互動子系統， 其中，所述後評估子系統包括信息收發單元、後評估主題信息存儲單元、模型存儲單元、通用模型接口單元、信息處理單元、信息顯示單元、信息反饋單元；所述信息收發單元與所述後評估主題信息存儲單元連接；所述模型存儲單元、所述通用模型接口單元、所述信息處理單元與所述信息顯示單元依次連接；所述信息處理單元又分別與所述後評估主題信息存儲單元和所述信息反饋單元連接； 所述人機互動子系統通過通信總線與所述後評估子系統相連，用於輸入各類後評估信息處理控制指令，將所述後評估子系統得出的結論進行展示、輸出及反饋。
2.根據權利要求1所述的梯級電站的發電後評估系統，其特徵在於， 所述信息收發單元接收來自所述資料庫伺服器的所述數據，並對所述數據進行預處理以便形成統一格式的數據，再將預處理的數據發送至所述後評估主題信息存儲單元； 所述後評估主題信息存儲單元接收且存儲來自所述信息收發單元的所述預處理的數據，並且將所述預處理的數 據發送至所述信息處理單元； 所述模型存儲單元通過所述通用模型接口單元將存儲的計算模型信息提供給所述信息處理單元； 所述通用模型接口單元從所述模型存儲單元將所述計算模型信息傳輸到所述信息處理單元； 所述信息處理單元根據所述人機互動子系統發出的控制指令獲取所述預處理的數據，通過所述通用模型接口單元獲取所述計算模型信息，並且基於所述計算模型信息通過所述預處理的數據進行後評估計算分析，將分析結果發送至所述信息顯示單元和所述反饋單元; 所述信息顯示單元接收來自所述信息處理單元的後評估分析結果，並且根據所述人機互動子系統的指令將所述後評估分析結果通過所述通信總線傳輸到所述人機互動子系統，以顯示出所述後評估分析結果； 所述信息反饋單元接收來自所述信息處理單元的所述後評估分析結果，並且根據所述人機互動子系統的指令將後評估分析相關結果信息通過所述通信總線傳輸到所述人機互動子系統，供所述人機互動子系統將相關結果信息反饋給梯級調度控制中心。
3.根據權利要求1所述的梯級電站的發電後評估系統，其特徵在於，所述人機互動子系統進一步包括通信線路、計算機以及輸入/輸出設備。
4.根據權利要求1所述的梯級電站的發電後評估系統，其特徵在於，所述信息通道進一步包括內外網數據通信線路、調度數據通信線路、水情數據通信線路。
5.一種梯級電站的發電後評估方法，其特徵在於，所述後評估方法包括以下步驟: 1)數據採集，所述數據採集獲取後評估分析所需的數據，包括梯級電站內外網數據、調度數據以及水情數據； 2)後評估計算分析，包括: 考核電量計算:採用綜合出力係數法按照調度圖進行所述考核電量計算，如果電站沒有調節能力則按照核定的考核水位進行調度考核電量計算，所述考核電量計算以日為單位，計算電站一年累積的電量值，即Eli=E^-Et，其中，Ek為日考核電量，Etl為日設計電量，Ej為機組檢修損失電量，Et為調峰損失電量； 理論最大發電量計算:採用基於水位引導的遺傳算法進行計算； 考核指標分析:分析指標包括梯級電站年度發電完成率、年度理論可挖潛電量、年度水能利用提高率、年度節水增發電量: 所述梯級電站年度發電完成率為
6.根據權利要求5所述的梯級電站的發電後評估方法，其特徵在於，所述理論最大發電量計算進一步包括: 1)獲取參數，包括上庫和下庫初始水位及下洩流量數據、上庫全年日平均入庫流量過程數據、上庫下洩日平均流量過程和下遊壩前電站日平均水位過程構成實體數據、以及上庫和下庫船閘用水量的過程數據； 2)以梯級電站理論最大發電量為目標函數並且根據約束條件構造模型，其中， 所述目標函數為:
7.根據權利要求6所述的梯級電站的發電後評估方法，其特徵在於，所述水位引導的具體方法包括: 1)進行時段劃分:根 據庫水位水隨季節呈U性變化、其運行方式具有很明顯季節性的特點，將遺傳算法的個體基因按時段分為三段，即汛前期、汛期和汛後期； 2)進行時段間耦合:第一分段，讀入前一天壩前水位作為初始庫水位，以防洪汛限水位變幅上限為時段末上庫水位，以下遊壩壩前平均水位為時段末下庫水位；第二、三分段，以防洪汛限水位變幅上限為初始上庫水位，以下庫平均庫水位為初始下庫水位，以實際庫水位作為時段末庫水位； 3)按照時段分別進行汛前期水位引導或汛期水位引導或汛後期水位引導。
8.根據權利要求7所述的梯級電站的發電後評估方法，其特徵在於，所述汛前期水位引導包括: 1)按最小下洩流量設置各天出庫流量，快速抬高壩前水位，計算得到一條正向壩前水位線； 2)根據正向壩前水位線，計算上庫各天棄水流量，並按棄水流量的正負劃分區間，即將汛後時段劃分為棄水區間和非棄水區間； 3)上庫在非棄水區間降低庫水位，為棄水時段攔蓄棄水預留庫容，在棄水區間抬高水位，攔蓄棄水，計算得到一條新的正向壩前水位線； 4)以年末最後一日實際壩前水位為起點，按滿發下洩流量設置各天出庫流量，反向計算各天壩前水位，得到一條反向壩前水位線； 5)判斷反向壩前水位線是否滿足消落時間要求，若不滿足要求，按消落時間要求重新修正反向壩前水位線； 6)以正反壩前水位線的交點為分界點，取正向壩前水位線的前部分，取反向壩前水位線的後部分，組成新的壩前水位線； 7)結合調度規程對壩前水位的約束，以此水位線為基準，上下浮動生成新的壩前水位約束。
9.根據權利要求7所述的梯級電站的發電後評估方法，其特徵在於，所述汛期水位引導包括: 1)首先水庫按汛限水位變幅上限運行，根據各天的棄水情況將汛期時段劃分為小的棄水時段和非棄水時段； 2)在非棄水時段，加大出庫流量，降低壩前水位，直至汛限水位變幅下限，為後續棄水時段攔蓄小洪水預留庫容，前提是在降低水位的同時，不再產生棄水，即電站按滿發設置出庫流量；同時，還要考慮庫水位連續處於汛限水位變幅下限的天數不能超過某一限值；3)在隨後原本須棄水的時段之初，電站按滿發流量下洩，攔蓄小洪水，抬高水位直至汛限水位變幅上限； 4)重複一定次數的上述過程，計算得到一條較優的汛期壩前水位過程曲線，以此水位線為基準，結合調度規程，上下浮動生成新的壩前水位約束。
10.根據權利要求7所述的梯級電站的發電後評估方法，其特徵在於，所述汛後期水位引導包括: 1)按最小下洩流量設置各天出庫流量，快速抬高壩前水位，計算得到一條正向壩前水位線； 2)根據正向壩前水位線，計算各天棄水流量，並按棄水流量的正負劃分區間，即將汛後時段劃分為棄水區間和非棄水區間； 3)電站在非棄水區間降低庫水位，為棄水時段攔蓄棄水預留庫容，在棄水時段抬高水位，攔蓄棄水，計算得到一條新的正向壩前水位線； 4)以年末最後一日實際壩前水位為起點，按滿發下洩流量設置各天出庫流量，反向計算各天壩前水位，得到一條反向壩前水位線； 5)以正反壩前水位線的交點為分界點，取正向壩前水位線的前部分，取反向壩前水位線的後部分，組成新的壩前水位線，即為汛後最佳蓄水曲線； 6)結合調度規程對壩前水位的約束，以此水位線為基準，上下浮動生成新的壩前水位約束。·
全文摘要
本發明涉及一種梯級電站的發電後評估系統及方法，該系統包括用於採集數據的信息採集子系統、用於接收數據並進行後評估分析的後評估子系統以及用於對後評估結論進行展示、輸出和反饋的人機互動子系統。本發明採用了基於水位引導的遺傳算法計算理論最大發電量，提高了優化方案模型計算的精度、收斂性及收斂速度。該方法採用了基於水位引導的遺傳算法，對梯級電站進行年度理論最大發電量優化計算，從而改變了傳統梯級電站後評估工作中，單純按照調度圖計算考核電量的現狀，同時彌補了現有的採用大基因遺傳算法計算理論最大發電量工作中出現的收斂速度慢、局部尋優能力不足的缺陷。
文檔編號G06Q50/06GK103246935SQ20131014319
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月23日 優先權日2013年4月23日
發明者曹廣晶, 戴會超, 張艾東, 蔡治國, 柯雲, 張鴻清 申請人:中國長江三峽集團公司