电力检修|考虑峰谷电价的水库发电调度优化方法探讨

   更新日期:2017-03-30     来源:建材之家    作者:安防之家    浏览:97    评论:0    
核心提示:考虑峰谷电价的水库发电调度优化方法探讨欧述俊(宁波市白溪水库建设发展有限公司,浙江宁海315606)关键词:水库调度;优化调度;峰谷电价;弃水摘要:传统水库发电调度方法以发电量为最大目标,但电厂作为一个企业追求的是发电效益最大。由于存在着峰谷电价差,发电量最大并不意味着效益最大。针对这一问题,提出了考虑峰谷电价因素的水库发电优化调度方法。即,采用不确定事件选取期望值最大的原则进行决策,提出了发谷电

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安防之家讯:考虑峰谷电价的水库发电调度优化方法探讨欧述俊(宁波市白溪水库建设发展有限公司,浙江宁海315606)关键词:水库调度;优化调度;峰谷电价;弃水
传统水库发电调度方法以发电量为最大目标,但电厂作为一个企业追求的是发电效益最大。由于存在着峰谷电价差,发电量最大并不意味着效益最大。针对这一问题,提出了考虑峰谷电价因素的水库发电优化调度方法。即,采用不确定事件选取期望值最大的原则进行决策,提出了发谷电与否以及发多少谷电合适的判别准则,并经多年水库发电调度实践,优化效益明显,具有很强的可操作性。水库发电调度得好坏直接关系到水库经济效益的大小,因此水库优化调度工作非常重要。对主要承担调峰任务的水电厂来说,汛期高水位运行时会面临两难的境地:一是担心如果水库弃水而发低谷电,可能会由于后期来水少而影响发峰电的数量,从而减少电厂发电效益(峰谷电价往往有数倍之差);但如果不发或少发低谷电,可能因后期来水多而产生弃水,造成发电效益损失。对于在汛期是否安排发低谷电,安排发多少低谷电量合适,目前虽已经有很多优化调度的方法,但都是以最大发电量为目标的(也有以发电效益最大为目标的,但都是以固定电价来计算发电效益,与发电量最大为目标实质是相同的)。水库常规调度图也只给出了一个粗放原则,没有定量地解决上述问题。本文在多年水库调度实践和探索的基础上,提出了一套考虑峰谷电价因素的水库发电优化调度方法。1模型的建立
1.1建模思路
对于一个不确定事件来说,往往有几种可能的结果和发生概率,决策时要采用期望值最大的原则。而期望效益值是一个平均的概念,它只是在问题多次重复时才能实现。因此,按上述准则选择的最优策略,在任何一个实际过程中所获得的效益并非与期望效益值完全一致。有时偏大,有时偏小,只有多次重复时才会等于或接近期望效益。这种决策结果本身就具有风险性。这也是不确定性事件决策的一个基本特征。
1.2建立模型
假设谷峰电价之比为1/a,计算期初水位为h初,汛限水位为h限。汛期高水位时,有两种方案可供选择。方案一,将前期一定水量用于发谷电,前期能产生发电效益r元。方案二,前期不发谷电,用于后期发峰电,则有两种可能:不发生弃水,则可收益ar元,发生的概率为ρ;发生弃水,则收益为0元,发生概率为1-ρ。方案一的期望收益ER1=r元。方案二的期望收益ER2=ρar元。
1.2.1发谷电与否的判别准则
①如果ρ=1/a,则谷电发与不发一样;②如果ρ>1/a,则不应安排发谷电③如果ρ<1/a,则应安排发谷电。
1.2.2确定发多少谷电量合适的判别准则
如1.2.1中所述,如果汛期不弃水的概率ρ<1/a,则应安排发谷电,至于安排多少谷电量合适应按以下准则判断。假设前期安排发t天谷电,汛期总共为T天,假设T-t天时间内不弃水的概率为ρ则:①如果ρ=1/a,则发t天谷电是合适的;②如果ρ>1/a,则应减少发谷电天数,直至ρ=1/a时对应的天数为最佳;③如果ρ<1/a,则应增加发谷电天数,直至ρ=1/a时对应的天数为最佳。
1.2.3计算期内不弃水概率ρ的确定
1.2.3.1一般年份不弃水概率的确定
不弃水概率的确定主要采用统计法。利用长系列水文资料逐年逐时段(候、旬、月)进行计算,根据水量平衡计算,每年的计算期内有任一时段弃水,则计该年发生弃水,然后统计发生弃水的年数,统计弃水年数与整个水文系列年数的比值即为发生弃水的年概率p,由于将整个长系列资料作为整体考虑,则不弃水的概率为ρ=1-p。
汛期高水位时,在判别计算期内是否要发谷电时,首先默认的条件是已经全部发峰电,在此前提下,我们计算其弃水概率。计算方法如下。
设在计算期T内,计算采用的最小时段为1ζ,T=mζ,设第j年计算期初的库容Vj=V0,Qj,i为i时段的入库流量,q为发峰电时引用流量,V限为汛期限制水位h限对应的库容,x为第j年计算期内弃水的时段数;第j年(i 1)时段初的库容计算公式经过n年的水文资料计算,每年都对应一个yj,则计算期内多年平均不弃水概率为:

1.2.3.2特殊年份不弃水概率的确定
如果预报该年是特丰或特枯年份,则需进行特殊处理。主要是选择水文长系列资料时,可以挑选出若干丰水年或枯水年组成丰水序列或枯水序列,然后按上述不弃水概率确定的方法进行计算即可。
2实例分析
浙江某不完全多年调节水库,总库容1.684亿m3,汛限水位170m。水库汛期气候特性明显地分为梅汛期(4月15日~7月15日),台汛期(7月15日~10月15日)。某年4月连续降水,月末库水位达到166.5m。该水库发电厂谷峰电价之比为1/3。
(1)为判断5月份是否要发谷电,假设水电厂满发峰电,对5月初至7月上旬这一时间段进行逐旬水量平衡计算(见表1)。根据上述不弃水概率的确定方法,利用公式(1)~(5)计算得不弃水概率ρ=11.2,远小于判别条件概率ρ=33,因此判定在计算期内应安排发谷电。
(2)为进一步确定发谷电的时间,首先假定发一旬时间的谷电,计算得不弃水概率为ρ=26.3,仍小于33,则安排两旬时间发谷电,计算得不弃水概率为ρ=36.7,大于并接近33。则在5月份安排发20天谷电比较合适,一般应安排在上、中旬,但如果气象预报上旬少雨,也可考虑安排在中下旬。
有一点需要说明,如果根据上述决策安排发t(0<t<20)天谷电后,也可以第t天末的实际水位ht为起始水位,重新计算ρ值,及时调整决策,将会使决策更为合理。
3结论及建议
(1)本文所提出的发电优化调度方法不是要寻求一个全局的最优,而是寻求多阶段的局部的最优,这样更具有可操作性。事实上,天有不测风云,对水库运行来说,无论其调度方法多么科学先进,要想实现全局最优,虽然在理论上是可行的,但由于天气情况尚不能百分之百地准确预报等原因,实际上很难做到。
(2)在某一阶段的局部最优决策做出一段时间(候、旬或月)后,可利用此期间的实际入库流量和实际水位,得出下一阶段的局部最优决策。理论上阶段划分得越多,及时调整决策,便可更加接近全局最优。
(3)在确定不弃水概率时,如能综合考虑短期天气预报等因素,将能使决策更为可靠。
(4)对沿海地区水库,可结合本地区的气候特点,分梅汛期和台汛期两个阶段进行优化调度。
(5)该方法尤其适用于峰谷电价相差悬殊、电厂调度相对灵活的常规水电厂的发电调度。水力发电
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