黄河上游梯级水电站AGC优化策略

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1、黄河上游梯级水电站AGC优化策略冯迅'龚传利'史邦文'郭鹏慧$(1.屮国水利水电科学研究院自动化所北京100038；2.黄河水电公司集控管理屮心西宁810008)摘要：木文详细介绍黄河上游梯级水电站调度自动化系统屮AGC屮经济运行优化策略，建立以梯级消耗水能最小为目标函数，根据各电站机组特性曲线，使用分阶段动态规划算法对整个梯级系统完成了冇功分配优化，该优化策略成功应用丁-黄河上游龙羊峡、李家峡、公们峡梯级电站，实践证明算法可行且达到预期优化目标。文中介绍的经济运行策略是中国水科院H9000v3.0CAS系统一•个重要组成部分。关键词：黃河上游；梯级水电站；AGC；动态规划；H9000V

2、3.0CAS0引言黄河上游梯级水电站调度系统是黄河上游水电开发公司为实现所属梯级水电站数据的采集、监视和控制(SCADA)、经济调度、梯级AGC、历史数据存储分析等功能，逐步实现所局梯级水电站的集屮监控而建立的一套计算机自动化运行与管理系统。系统选用了中国水利水电科学研究院II9000V3.0CAS架构，成功实现上述要求。梯级AGC功能是梯级水电站调度系统的重要组成部分，主要H的是为实现梯级水电站的发电统一联合调度提供条件，根据上级调度部门下达给集控中心的梯级电站总冇功值对所控梯级水电站或机组的出力进行有功分配和调节。为了适应电力市场的发展和水电站竞价上网的需求，梯级AGC控制软件在有功

3、分配计算过程屮应充分考虑梯级水电站群的经济运行，木项1=1中AGC以梯级电站在单位时间的水能消耗最小为优化目标，以动态规划为计算手段，対梯级总负荷分配进行了优化工作。1以梯级能耗最小为目标数学模型黃河上游龙羊峡、李家峡、公伯峡三个梯级电厂及其厂内机组为集控中心AGC的控制对象。梯级能耗最小模型的丨I标是在满足上级调度部门给定的发电量的条件下使得这三站组成的梯级电站群消耗的总的水势能最小，即水能的利用率最高。集控中心AGC在梯级总负荷的分配对彖分为梯级电站和电站内单个机组两个层次，相应的整个计算过程也分为两个阶段，即厂内优化阶段和梯级电站厂I'可优化计算阶段。1.1厂内优化阶段厂内优化阶段

4、的工作是将全厂有功运行区间以等步长分为多个负荷值，然后根据本厂各机组的特性，按照总发电流最最小的目标对每个负荷值进行机组间的优化计算，得出全厂的出力-流量表和相对应的机组负荷最优分配策略。电厂的总负荷一口确定，就可按与此负荷对应的策略在机组间分配负荷，实现厂内经济运行。1.1.1目标函数在编号为i的单个电厂厂内，各机组水头是相同的，当总发电量Ni给定后，厂内经济运行的目标为总发电流量最小，即：minQW，/0=£©(他也)戸(1)式屮：—在水头hi下，电站总出力为Ni时的总耗流量；%——电站i的水头；n——本厂可投入运行的最大机组台数；Qij(Nij,hJ——当前水头巾下，第j台机组出力

5、为他•时的耗流量。1.1.2约束条件功率平衡和机组出力限制约束条件为：7=1叫閘、§%

6、量所产生的发电效益不同，因此若仍以总发电流量作为目标己经无法止确反映出梯级的水能利用率。此处用各电诂发电流量与水头乘积的总和，即梯级电站的水势能消耗总量作为评价的标准⑴，目标函数为：加曰(5)式中：E(N)——在梯级总有功给定为川时，所有水电站的水势能总消耗量；Q(NJ——电站i在分配有功为用时的耗流量；m——梯级电站的个数；1.2.2约束条件功率平衡和电站出力限制约束条件为：NN,曰(6)MminVN匚

7、明了、数理基础可靠、编程也较易于实现。由于当前只有三个电站参与AGC,单站最多五台机组，动态规划的维数不大，完全可以满足对计算时间的要求。依照模型，首先用动态规划算法单独对各个水电站进行当询水头下的优化运算，形成厂内的最优分配策略；然后再以此为依据，对所冇电站进行联合动态规划运算，最终得到整个梯级最优分配策略。2.1厂内优化的实现在厂内的动态规划中，将当前水头下整个电厂和每台机组的负荷范围按一定的步长进行离散，以参与发电的机组台数作