某水电厂经济运行

摘要水电厂经济运行是充分利用水能资源的一项增产措施，也是减少水能消耗的一项节能措施，也是在“厂网分开，竞价上网”的电力系统新体制下水电厂降低其生产成本的重要手段之一。本文充分结合工程项目——浙能某梯级水电厂的经济运行，重点研究了水电厂厂内经济运行的算法及其梯级电站日经济运行的算法。论文运用了动态规划法对水电站内机组间负荷的经济分配以及梯级电站间日负荷经济分配两个方面的问题进行了分析研究。论文的第一部分概要叙述了水电厂经济运行的基本概念，在水电厂开展经济运行的目的和意义以及现阶段国内外水电厂的经济运行现状。第二部分对水电厂经济运行进行了阐述及对水电厂经济运行的各种算法进行了比较。第三部分以某梯级水电厂为例，采用动态规划法对水电厂的厂内经济运行进行了分析，得出了一、二级电站的厂内经济负荷分配总表。最后考虑了某电厂的日经济运行进行研究，通过动态规划法进行某梯级水电厂一、二级电站间的负荷经哜分配。关键词：水电厂；经济运行；动态规划法；梯级电站AbstractTheeconomicoperationofhydropowerplantisamethodtousethewaterresourcesufficientlyanddecreasetheenergyloss.目录TOC\o"1-3"\h\zHYPERLINK\l"_Toc176339626"摘要1HYPERLINK\l"_Toc176339627"目录2HYPERLINK\l"_Toc176339628"绪论3HYPERLINK\l"_Toc176339629"一、水电厂经济运行概述3HYPERLINK\l"_Toc176339630"1、水电厂经济运行的目的和意义3HYPERLINK\l"_Toc176339631"2、水电厂经济运行的任务和内容4HYPERLINK\l"_Toc176339632"3、水电厂经济运行的国内外发展状况6HYPERLINK\l"_Toc176339633"二、论文研究的内容和主要工作7HYPERLINK\l"_Toc176339634"水电厂经济运行8HYPERLINK\l"_Toc176339635"一、水电厂经济运行简介8HYPERLINK\l"_Toc176339636"二、水电厂经济运行算法的研究10HYPERLINK\l"_Toc176339637"搁某水电厂厂内扩经济运行分析鱼14HYPERLINK\l"_Toc176339638"序错误！超级链伪接引用无效。HYPERLINK\l"_Toc176339639"闪二、某水电厂惨厂内经济运行聋的数学模型岭15HYPERLINK\l"_Toc176339640"江错误！超级链胸接引用无效。HYPERLINK\l"_Toc176339641"芹1逼、动力指标河17HYPERLINK\l"_Toc176339642"窗错误！超级链脚接引用无效。HYPERLINK\l"_Toc176339643"穴四、动态规划因法进行厂内负湖荷的分配守25HYPERLINK\l"_Toc176339644"罗错误！超级链鞠接引用无效。HYPERLINK\l"_Toc176339645"驾2衔、动态规划问瓣题的描述货26HYPERLINK\l"_Toc176339646"暴错误！超级链姻接引用无效。HYPERLINK\l"_Toc176339647"吊4补、机组负荷分道配的数学计算将28HYPERLINK\l"_Toc176339648"雷错误！超级链钉接引用无效。HYPERLINK\l"_Toc176339649"脉某水电厂电站损间经济运行案33HYPERLINK\l"_Toc176339650"耗错误！超级链闷接引用无效。HYPERLINK\l"_Toc176339651"伶二、实时运行皇控制模式虫34HYPERLINK\l"_Toc176339652"谅错误！超级链鹊接引用无效。HYPERLINK\l"_Toc176339653"束2盆、考虑对下一忆时段影响的实跃时运行控制桨35HYPERLINK\l"_Toc176339654"夺错误！超级链然接引用无效。HYPERLINK\l"_Toc176339655"惜1不、计算所需原温始柔数缝据鹊36HYPERLINK\l"_Toc176339656"赵错误！超级链董接引用无效。HYPERLINK\l"_Toc176339657"淘全文总结与展鹅望填41HYPERLINK\l"_Toc176339658"狂错误！超级链束接引用无效。HYPERLINK\l"_Toc176339659"参考文献44绪论日桶电力系统是现连代社会最重要型、最广泛的支梅柱产业之一，萝同时也是一个偶消耗大量煤炭公、石油、天然侧气等一次性能尸源和可再生水呢资源的系统。跃如何提高电力剑系斜统圆土的运行效率，妥充分利用水资辟源，减少一次范性能源的消耗网，增加电能输泰出，这就是电酸力系统的优化网经济运行问题升。林五本章首先概要敢介绍了水电厂板经济运行的目圈的和意义，然裤后阐述了本文凑的主要研究内然容和相应的课席题背景。枝一、水电厂经核济运行概述舞随着国发经济渐的发展和人民枝生活水平的提缎高，电力用户面对供电主要提收出了可靠性和座经济性两方面它的要求。前者辰要求电力系统咸以一定数量和趁质量的电能对例用户不间断地裳、安全可靠地票供电，即满足骗一定时间段内被的负荷要求；勇后者是要求系刊统对用户的供晕电应尽可能经拨济、便宜。要膀做到安全可靠愁地供电，可以柄通过提高设备蜓的制造、安装煌、运行维护水挨平实现；而要袄做到经济供电支，就要努力降绳低电力系统的蚁运营成本，重妹点就是降低发房电成本，即降仆低火电厂的燃施料消耗和水电司厂的耗水率，霉节能增发。要殿降低水电厂的辱发电耗水，充苏分利用有限的种水量多发电，田就要对水电厂熊的机组运行进达行优化，实现娇最优经济运行较。宝1青、水电厂经济棉运行的目的和皮意义解水电厂的经济逮效益可分为发亡电效益、电网帐效益和社会效冬益三个部分。喷从水电厂本身型看来，主要是乞在满足电网效骂益和社会效益猫的前提下，尽换量取得更多的极发电效益。锦采用水电厂经他济运行的方式藏可以实现运行岸工况优化，从融而节约用水，精增加发电量。摘一般说来，水折电厂采用最优动运行机组数可仪获得效势益烧2.0沙%冠，实现最优组傲合可获得效黎益银0.3耍%氏，实现机组间加负荷最优分配转可获得效鱼益浸0.3盯%糊。对大、中型涛水电厂来说，谅开展水电厂厂哨内经济运行可性以增加发电汇量还1~7切%全。有要提高水电厂或的发电效益，需要降低水电厂镰的发电耗水，甚充分利用有限袜的水量多发电孕，就要对水电怨厂的机组运行狠进行优化，实唐现最优经济运乐行。根据水电傅厂的水轮发电诊机组的出力公妖式：良胀苦服数(1-1)私贼式中：继—廊—萌机孙组鞠i吃发电的有功功唱率疯，钱k技W阴；苗—妇—健机驾组陆i某单位时间内的厉耗水量秆，李m牌3币/脉s耗；部—误—卫水库的水头只，辜m朵；敬—盛—恳机意组萄i默的运行效率。们焰可以看出，水昌电厂经济运行章分析的目的就谦是在电厂保持穗一定出力的前命提下，使机组脾总的耗水量为责最小。要实现浸这一目的的措蕉施有两种方法写：详亚方法一：提高手水电厂水库的矿水割头谈H班。但是对受天脑然来水影响的内大中型电厂而池言，要使机组陶长时间保持在奴高水头运行并级不现实。并且篮对同一电厂同质型号的机组，押由于其水轮机霜的特点、制造椅和安装等方面煎的原因，在相强同的水库水头环下，其运行效稼率和运行工况竹也不可能完全且相同。鹰蕉方法二：使机傅组运行在高效柴率的区域。根昌据各机组的运浆行特性合理分乏配负荷，确定咽机组的最优组有合，完全可以诚达到目标。伞批因此，要实现飘水电厂的经济迅运行，最主要岁的途径就是根欢据调度给定的茶负荷，在当前餐水位下，按照猎一定的算法给栏每一台机组分笨配负荷，使每躲一台机组都运蠢行在效率较高絮的区域，从而宴使全厂机组的排耗水量最小，备达到降低总耗演量的目的。匠斑据已投入经济贞运行的水电厂贩实际运行数据煤来看：湖南柘旷溪水电厂实现踪长期经济运行朴，提高发电量陕约劣3%~10掀%塌；湖北葛洲坝若二江水电厂实裹施经济运行后摩提高效挥益盲1%~3恭%脂；美国石河段橡水电厂的资料恳表明，实行经偿济运行后电厂燕发电效率平均具提喷高鹿3动%利。由此可见，件水电厂在实施植了经济运行后僻，发电效益均肯可提盗高宝1%~3%铜煌，所取得的经宣济效益十分可太观，同时也给仆水电厂设计和情运行管理水平翻的提高带来了据动力。贷2凯、水电厂经济网运行的任务和桥内容矮水电厂经济运叼行（最优运行植）主要是研究膏水电厂科学管斥理的优化技术胸和调度决策。厘在保证电能生动产的安全可靠化、连续优质以卫及多目标综合荒利用的要求的县条件下，合理虑地、有效地、育最大限度地利宗用水能，挖掘由潜力，节约能异源，多发电，筑以求收到最大聪的经济效果。跨水电厂经济运层行问题分为三比种方式：厂内国运行、短期运御行和长期运行谁方式。练水电厂厂内经愉济运行高厂内经济运行草主要研究机组号的出力、流量佛和水头平衡；跑机组动力特性叨和动力指标；桐机组间负荷的寿合理分配方式找等内容。嫂水电厂短期经插济运行氏短期经济运行章主要研究电力经系统的日（周扬、旬）电力电蔑量平衡；水火辽电有功和无功器的合理分配；溪负荷预测；电叨网潮流和调频荣调压方式等内模容。旺水电厂长期经湖济运行裹长期经济运行雹通常指一年及午多年较长时间念的运行方式。劈具体内容是以挨水电厂水库调戒度为中心，包煤括电力系统的棒长期电力电量套平衡，检修计绣划的安排，备救用方式，水库肚来水预报及分俭析等。遍水电厂的厂内其、短期和长期询经济运行方式谊三者之间互相原制约，相互影柔响，是一个整方体。其相互关肚系如图剧（妄1-宁1榆）所示。在理堂论研究及分析炭最优运行方式杰所具有的特点疲时，应按照先暖厂内、次短期搬、后长期的顺幕序，如图浅（栽1-炼1速）劳中凭“伪”梅炎所示；在实际惧制定各种经济贫运行方式用以弊指导运行管理爸时，则依与上弊述顺序正好相恶反的顺序进行参，如图爷（端1-华1柏）刘中舍“搞”里所示。机组特性机组特性随机负荷电站特性负荷情况水情情况火电特性平均特性长期负荷水文预报综合利用厂内经济运行短期经济运行长期经济运行电站日负荷图短期使用水量图1-1水电厂厂内、短期和长期经济运行方式渣社本文主要是从忧水电厂厂内经啊济运行的分析抽着手，确定厂赞内最优运行方沟式。在考虑经符济性外，还需矿考虑其它条件离的影响。主要请有：机组的设抗备完好状态；饭机组在某些运负行区域出现的柿振动和汽蚀；怨电厂的备用和禁调频任务、机扶组开停机时的蛋耗水量及机组圣漏水量等。墨烦综上所述，水成电厂厂内经济腔运行准则可以糖归结为：满足蛙安全和电能质老量要求，完成瘦规定的日发电雪任务，使耗水丽量为最小。从煎准则中可以看顺出，此处的最扩优包括两个方所面：一是空间糟最优，就某一励时刻来说，要旧发出系统规定缴的某一出力，踏应合理地决定割运转的机组和牵出力在各机组如间的合理分配咱，以使总耗水远量最小；二是自时间最优，就次整个一天时间咏来看，机组的警启停要合理安烧排，避免频繁烦开停机，从而茫减少开停机过据程中水量损失何和设备操作，稍使一天内的总悬耗水量最小。捆空间优化和时列间优化又是相肯互关联和相互虽影响的，统一犁考虑和合理解着决这些问题，亩就能够以最小尺的耗水量，完罪成规定的发电趟任务。维接中小型水电厂拉通常以定负荷桃或定流量两种滥方式运行。所角谓定负荷运行贷方式，就是电隐力系统在供电滔相对紧张和富等裕这两种极端蓝情况下，由电废力管理部门向商电厂下达发电调指标，电厂按对该指标运行；鲜定流量运行方牺式就是电力系剧统对电厂没有拨具体的负荷要游求，该电厂根历据自己的水量央调度需要，自尊主发电。骆睡本文按定负荷符运行方式讨论聪空间最优化问贡题的解决方法辉。术二、水电厂经刺济运行的国内好外发展状况运在国外，水电帅厂厂内经济运撒行开展得比较芽早，早在二十饮世秋纪侵20他史年代左右，等资微增率方法的敌思想就已产生委，当时人们关炼心的是如何在萝机组间经济地织分配负荷适。缺50插渣年代，国内外雅都进行了不少袋关于水电厂厂音内经济运行的烦理论研究工作顿，以等微增率它方法为代表的迫各种研究取得皱了不少成果瘦。验60暗驰年代后，随着直计算机的使用闻，美国、日本到、加拿大等都焰取得了一些成吓功的例子。目冲前，西方发达债国家的大多数艳水电厂已经实袍现了经济运行坡。而我国在这榜方面经过几十牧年来的努力和盖实践，也逐渐踏形成了以动态径规划法为主流候的水电厂经济辰运行有效方案拥，并在国内许当多电厂投入运饿行。通过国内示外学者几十年歼的研究与发展眉，提出了许多咬富有成效的方片法：等微增率志法、线性规划吉法、非线性规裙划法、动态规寒划法、模糊优优化法等。此外普，基于生物医乞学和进化理论茧的神经网络方爬法、遗传基因盏方法，还有混惊沌优化方法在吃近十几年得到魄了飞速发展，谜并且近几年在准梯级短期优化呈运行这一领域滑有了应用。嫁二、论文研究历的内容和主要存工作素本文以水电厂衔厂内经济运行肉为出发点，根番据浙能某梯级此水力发电厂（甜以下简掏称巾“最某水电滑厂浓”阴）的实际资料隙，建立了某水们电厂厂内经济呢运行的数学模岛型，研究了水助电厂的经济运峰行的算法以及昏对如何在电厂殃监控系统中得颈以实现进行了墓探讨。已论文总结了水盼电厂经济运行计的几种方法，洲考虑到单个电计厂内机组数不恳多的情况下害，休矮动态规划法有缠着足够精确的联结果，计算量笔也不太大，论洋文中运用动态亲规划算法的基崇本原理和操作店步骤对水电厂贞的实际日负荷残进行优化后重镇新分配，阐述锦了算法的实现额过程。论文研灾究了机组负荷米分配的基本原跟理，并在此基驴础上，分析了甘机组优化组合购的数学模型，作对动态规划方均法在求解机组哗优化组合中的家应用进行了讨熟论分析。同时意，根据本文介医绍的数学模型屋和方法，初步吩设计了某水电乐厂厂内经济运弟行的动态规划叫程序，实现了仍在水电厂给定五负荷的情况下缘，机组的优化誓组合和出力的管经济分配，还维实现了在给定桥某一时段负荷纸曲线时，在考起虑前一时段机浙组运行状态的罩情况下，该时市段机组的优化邪组合和出力的细经济分配校。辈菜水电厂经济运姨行蚂一、水电厂经殃济运行简介表水电厂经济运拖行主要是研究庸水电厂科学管帝理的优化技术螺和调度决策。香在保证电能生安产的安全可靠宝、连续优质以状及多目标综合甜利用的要求和舒条件下，合理葬地、有效地、广最大限度地利检用水能、挖掘晕潜力、节约能劝源、多发电，眠以求达到最大寄的经济效益，宅也称最优运行应。水电厂厂内雀经济运行研究历的是水电厂的恨出力、流量和雀水头平衡；机当组动力特性和候动力指标；机央组间负荷的合早理分配方法；锤最优的运转机俱组数和机组的兽起动、停机计简划；机组的合免理调节程序和吴电力生产的质约量控制及用计兔算机实现经济宵运行实时控制倍等。殃从研究问题的雨空间范围来看区，水电厂经济末运行可划分为竿厂内经济运行劳和厂间或电力狮系统经济运行暂。本论文课题眠主要研究水电井厂厂内经济运象行，即根据电冻网调度给定的泼某一时段电厂填的出力，按照繁一定的计算方腐法，确定水电果厂中机组的开备、停机次序和珍机组间负荷的样最优分配，使饼运行机组都在冻高效率区域运皂行，从而使全舟厂的发电耗水腾量最小，来达码到增加发电量灾的目的。港从研究问题的巩时间范围来看侧，水电厂经济依运行可划分为色瞬时（小时）谨、短期（周、文日）和长期经困济运行。长期党经济运行的任尼务是将一段较海长时期（季、郑年、多年）内晨的有限输入能筋量分配到其中探较短的时段内尘（月、周、日雕）；短期经济畏运行的任务是拾将以上长期经迎济运行所分配犁的输入能量在肥短期内的各个揭更短时段（小赔时）间合理分蹲配，确定出水绘电厂逐日、逐稀小时的负荷分蝇配和机组的运轨行状态。瞬时就经济运行的任缓务是将在相应刊小时或时刻分锅配到水电厂的洒负荷，再落实夺分配到各台机俘组。短期经济但运行方式的制贡定对具有短期葱（日）调节性统能以上的水电忧厂都有现实意葵义。而长期经殃济运行方式的贫制定只对长期壶调节性能水库讯（季调节以上叨的水库）的水棕电厂才有意义杯。为了充分发校挥水电厂的作即用，最大限度熔的利用水能，泡以获得尽可能甜大的运行效益均，应全面开展遵水电厂的长期息、短期经济运恋行方式及厂内套的经济运行调瞎度。纠从研究问题的否分析方法来看阿，国内外制定式水电厂厂内经尸济运行方式的扑方法有机组间归负荷最优分配笋等微增率法、揉机组最优工作孕台数、组合及类启停次序的耗赠量特性图解法怖、最优运行方挖式动态规划法哄以及机组最优失启停组合和负态荷最优经济分叠配的遗传算法基等。叙水电厂厂内经股济运行是一类冬典型的单目标牧优化问题，本五文以水电厂在勇给定发电负荷料下耗流量最小驾作为最优化目倒标来探讨这一肤问题。它包含叠了两个子优化督问腾题芳:率机组负荷分配沸优化问题和机法组组合优化问阔题顶。筛烘这两个问题都仆是以耗流量最施小作为唯一的燕优化目标。其奋中，固定机组顺负荷分配问题此要求根据水电扒厂给定水头下客的各台可供发贺电的机组出力园与流量之间的非特性曲线，得旗到这些机组在鬼各种负荷下的献机组所要承担狮的出力状况，纵并保证在这一每负荷要求下，成这种分配方案鄙耗流量最少。棕由于在这个过牛程中，我们所决依据的机组特疤性曲线是非线竿性的，因此这罪是一个非线性汪的优化问题。庆它还必须满足窜下述约卵束梳:浇1动、水电厂中每涛台机组具有最咱小出力和最大恨出力限制，即录分配在各台机痕组上的出力不榜应该超出这个马范围。血2碎、在各台机组似的最小出力和分最大出力之间析还有汽蚀振动朵区的存在，在品机组负荷分配急时，必须加以托规避，以延长渣机组的使用寿唯命累。助送3洽、水电厂所要裂承担的负荷应水该在整个电厂搂的出力范围之馆内，同时还应划保证各台机组伶的总出力与该手负荷相等。堪这是一个连续鱼参数的多约束迈条件的非线性籍优化问题。智机组组合优化忘问题则是根据眨上级调度部门嗓给出的水电厂搞日负荷曲线，植安排水电厂内路某一段时间的昨机组开停组合浆。在机组组合负问题中，包含卫有大量脂的趟0-1崇隙变量和离散变洲量，在数学上让表现为一个包炊含大量约束条爸件的大规模非抚线性混合整数区规划问题。它煮需要满足以下溉的约束条浅件踪:沿1童、系统负荷和乡备用要求。由良于水电厂的机欲动性较好，因豪此在电力系统绵中一般都要承炭担系统的备用影要求，以保证刃在电力系统出珠现事故或突发析事件时能够迅轧速满足系统的盈负荷需要，因明此，在实行机挡组组合优化时起，必须保证目崭前处于运行状悠态的机组能够嚷应付负荷备用苹的要求秘。唱周2法、最小开机时匀间和最小停机虑时间。机组频押繁的启停会对躺机组造成损坏姨，为了避免机腐组的启停频繁帅，水电厂要设撇定机组的最小缺开机时间和最皂小停机时间，阁从而限定各台触机组在一个调咏度时段内的开裁机次数。椅3尖、机组爬坡速蚁率挥(滑功率变化速妨率忙)就。在电力系统脊中水轮发电机结组及水电厂的驰机动性最好的键，一般来说机殖组从停运状态糠起动到满负荷情一般仅经撤历乎词3嗽～相5mi世n愧，而停机过程翠则更短。因此左，在单纯的水栗电厂厂内经济含运行中可以不冻考虑机组爬坡馋速率。典二、水电厂经袭济运行算法的哭研究差机组间负荷最道优分配和机组板优化组合是水歼电厂经济运行寄的主要环节。卫国内外经过长滥期卓有成效的突研究和实践，畅得出了许多有驼效的方法。优先顺序法轿优先顺序法是此较早出现的一奏种解决机组组薪合和负荷分配疾的算法。水电绞厂事先排出各博种可能运行的秒机组组合，当狗需要启停机组挂时，从各种可名能的运行组合珠中选出一种流灯量最小的组合西，采用的是优牌先顺序法。它纹在排序过程中码不考虑负荷变巧化，是一种静禽态排序策略。狼此法理论上是闻严谨的，但计僻算时间太长，考当电厂安装的丈机组台数较多召，容量较大时猪，问题更为突输出。因此不能旅经常计算以保水证电厂运行于醒优化工况，导缓致电厂经常偏浅离优化工况，族更无法满足调酬频的要求，特统别不能用于参隆加调频的电厂皆。委内瑞拉的订古力水电厂采蛙用了此法。等微增率法邮等微增率法是狭解决水电厂厂摔内经济运行的山传统方法，主哀要是指利用流垒量微增率特性润曲线和流量特琴性曲线的图解闻方法。所谓流喷量特性即发电夹设备单位时间逐内消耗的能源松与发出有功功脖率的关系，即旦发电设备输入挥与输出的关系葵，又称为耗量纯特性。纵坐标果为单位时间内背消耗的水屯量淋Q外，如每秒钟多拢少立方米，横今坐标则为低以糖k逗W谱或遵M低W姐表示的电功抓率墨N轰。长设各机组的流愉量特性曲线为窗：…共袄您管哥孤（吗2-赚1柴）俩…粉其条件值问题票：航臭倍险灭（闯2-筒2涛）辣亦利用格拉朗日指乘子法，构造鸦一个辅助函数忧：便栗沫（气2-液3隶）然匙对上述无条件缠极值的必要条个件式，其对各巧变府量吩N话1祥、惧N改2裹…姜N关n筑的偏导数青为胶0讲：…刚友惊找抛（爹2-嘱4愉）…则：蝶责像裕（才2-贡5淘）盏址币式中饼：锹N辽i氏(i=1,2折,睛…镇n鄙)押—射—陡第灌i干台机组的出力杯，己M盆W狸；雀Q捆i蹲(i=1,2绕,堪…良n汇)落—静—君第笨i朝台机组引用的瓦流量椒，珠m衬3颠/输s狸；鸡λ—析—沟格拉朗日算子蛮。锻这就是水电超厂次n膝台机组之间优井化分配负荷的缝等微增率原则煮，表明最优负颜荷分配时，与孝各机组出力相搜应的微增率值党应相等。但这洋只是实现水电绵机组之间负荷幸优化分配的必惭要条件，而不陪是充分条件。蛙理论可以证明缸，要负荷分配究是最优的，需恋要满足两个条闪件：一是等微筑增率；二是机罩组微增率曲线告是凸的。也就顷是：补疗肥事翠（疑2-院6判）柱这一条件要求说机组的流量微罗增率随机组出甲力的增加而增储加。当流量微微增率不随机组辽出力的增加而灭增大时，则应乳将机组的特性汽曲线进行修正始后才能按等微亭增率法分配负献荷。若修正误咳差较大，则不帽能采用这种方府法。这就使得云等微增率法的才应用受到限制遵。等微增率法昆适用于确定机它组运行情况后讯（由哪些机组鹅并联运行）的居机组间负荷分曲配，且要求机敲组流量特性具薪有正的二阶导接数，不能确定伙应由哪些机组舰承担负荷分配骆。动态规划法号动态规划法是都运筹学的一个丘分支，是实际旱应用中较为广饮泛的一种方法碰，已有许多实绿用的例子。它逆不像线性规划蓝或非线性规划划那样，有一个活标准的表达式炸，而是对一个辛具体问题就有蝶一个数学表达治式。它根据问布题本身的特性摇，利用灵活的扰数学机理来处贱理。它在枚举航各种可能的状中态组合的过程困中，这种方法叼巧妙地摒弃了奏那些不需要考誓虑的解，是解好决多阶段决策牙过程最优化的览一种数学方法汪。孤动态规划法对绕机组流量特性蝇没有特别要求后，甚至当机组狱在某个出力区妻有振动，要求展负荷分配时避算免该机组在振血动出力区运行啄也能适应，而婚且能将确定由晕哪些机组承担沿负荷和负荷怎普样分配一起解险决。但是当机津组台数增多或豪（和）状态变雪量（即离散点干）增多时，需炼要的计算机的龙存储量很大，缩导致动态规划触的装“束维数袋灾箭”奴问题，因此在赔算法设计上必熔须采取各种近舅似方法加以简循化，增加了算涝法设计的复杂低性，而且各种办简化方法也使打得常常丢失最奴优解。遗传算法蹈遗传算法秀是灰8孔0嘉年代出现的新负型优化算法，渗是基于自然遗势传和自然优选圾机理的寻优方庭法。它发展迅英速，在经典最塞优化、日程安古排、经济调度巡、自适应控制笑和机器人等学挡科领域日益得蜂以应用。遗传援算法是一个框次架性的算法，双可以根据具体风问题进行不同摆的考虑。它的杆机理源于自然蚀界中生物进化挽的选择和遗传刚，通过选择、暗杂交和变异等生核心操作，实银现妈“赚优胜劣睬汰堂”躬。它的主要特隶点是：可从多捆个初值点开始定，多路径搜索蚁实现全局或准王全局最优；计迷算过程中，不钉需要存储状态级或决策变量的橡离散点。勇遗传算法是模忆拟遗传选择和振自然优选机理昌的生物进化过炭程的计算模型丢，其生物基础烂是达尔文的自奋然选择和孟德万尔的遗传变异丙理论。达尔文雷的进化论学说默认为在生物进质化过程中，任亭一动植物经过旱若干代的遗传辅和变异，使之卧能够适应新的胁环境，是优胜旧劣汰的结果。浅或者说，最适觉合的母体保持遗其独有的特性院和遗传信息，贡并伴随偶然的嘱基因变异获得器生存与繁殖。晌这种自然遗传吩思想也适用于轰求解最优化问论题，它可理解舌为：水电厂机匆组运行环境下迅的一组初始负今荷分配，受各轰种条件约束，之通过目标函数病评价其优劣，何评价值低的被墨抛弃，只有评鸽价值高的有机呈会将其特征迭游代至下一轮解户，最后趋于最凝优。矩遗传算法的优挖点是：对目标停函数性没有特士殊要求，从理江论上来说可以由找到全局最优劳解；可以得到投多个可选方案谈；方法比较灵道活，可以考虑揉多种约束；适漫合于并行处理酸；由于其不需赶要存储状态变益量的离散点，惰因此大大减少初了计算机内存估。其缺点是：陕本质上属于无搜约束优化算法即，如何处理约华束条件将在很柱大程度上影响宴算法的效率；痛由于是随机优架化算法，不能众保证得到全局厅最优解；计算势量比较大，所汪需时间长。其它算法汇近些年来，人值们开始研究采脸用现代优化方弃法来解决厂内逢机组负荷分配封问题。除了以暮上几种采用较胜为广泛的方法菠之外，随着计欠算机和人工智情能等技术的发料展，不断有新册的方法出现，难如模拟退火算抄法丑、获Tabu歇惠搜索法、人工抛智能法等。与匀其它方法相比申，在某些方面告，这些新的方呈法显示出一定修的优越性，但烤应用还不广泛蚊。顽模拟退火算法截是模拟金属退领火过程的一种姨优化算法。把弓模拟退火算法做应用抓于刺100葱炕台机组的大系皇统的机组组合银问题，能产生训非常好的次优洽解，计算速度句比动态规划法右要快，能考虑蔽复杂约束，具暖有广泛的适应裹性。专家系统递法将数学规划扇、系统调度员绕经验、已有的仿知识结合起来影寻找最优方案禾。采用专家系栽统，首先从数妙据库中选择与泰当前负荷变化摔趋势相似情况漂下的调度方案川，再使用优先减顺序启发式方悠法寻找次优化器解，最后用专磨家系统驱动的窃数学规划法来凶改进这个方案唐。采用回归神月经网络优化法宜来解决机组负有荷分配。其主钉要思想是：利膨用神经网络非病线性大规模动将力系统的特征贡，将优化计算己问题映射为神伙经网络的动态挽演化过程，这慢时优化问题的太目标函数就被震映射为神经网持络的能量函数毒。由于神经网在络能量函数的扁极小点对应于胡系统的稳定平搁衡点，于是求访解能量函数极示小点变换成求有解系统的稳定叔平衡点。任意毙给定系统一个屠初始状态，随片着时间的演化已，网络的运动膊轨道总是在相巩空间中朝着能票量函数减小的陵方向运动，最丸终达到系统的蜜平衡点。这样然，优化问题也秆就在网络系统叨的演化中悄悄景完成了。缩目前，在水电跃厂负荷分配中您应用最多的是伏动态规划法。厅某水电厂厂内们经济运行分析墓一、某水电厂夕概况察浙江能源集团格公司某梯级水宵力发电厂，桑位于临安市龙叼岗镇浙西大峡凶谷腹地分水江脾上游的巨溪流鲜域，距杭州市扭区裹12食0鹰公里。别电厂分两级梯芦级开发，洽某一级电院站逗地址位于巨溪顷中游鱼跳乡某捏下伍游贼2杆km万处碎，拴某二级坝址距拼一级厂房下游蹄约脖1.5壮km贴处的田莆前附哪近翅。电厂的具体衫情况见星表给3-芝1挪所示。寒（杠表廊3-寄1呢）某水电厂参膊数表改项寻北怪目奥某一级电站条某二级电站肥控制流域面积皂（辟km胳2许）福266腥351史多年平均流量文（遥m耽3厦/s化）匹9冻12姨坝避才筋型乓双心混凝土双今曲拱坝脊混凝土砌块石溪重力坝链正常蓄水苦位辅/定死水位墓（文m竹）碗444/41去4傲227.7/辽220.5行总库引容场/歌调节库容浮（罗m侧3狗）蜡8.257×披10榨7龄/5.14×秆10吩7搁0.382×渗10技7石/0.137晃×10厨7台调节性能宏年调节翻日调节卸装机容量烂（坏MW惨）字6铲2.5狭装机台数（台壁）天2谱2茶年发电量慎（疼kW·h含）姓1.2855打×10到8涛0.5726鞭×10赢8猛最大水暮头科/洒最小水头灰（弟m谷）刑212.88鹊/172.4凑5聋77.44/或62.83挺设计水头积（斧m饥）股186.08病66.52雾水轮机型号妥HLD46-南LJ-150赞HLA296嫂-LJ-15蓄0抽引水洞洞虫径悉/吸长度愁（判m孔）场4.5/83棉11彩5.6/50剖96牵投产日期壁200饮5颤年灌9轧月赶200蚊4塞年浩5吧月胃从表犁（穷3-执1耍）中可以看出宿，某水电厂具童有以下特点：由1孟、一、二级站志之间的水力联英系。因为二级顾站水库为日调数节水库，库容肚较小，因此二扇级站机组的水标头受一级站机腐组的运行状况杰影响。熔2啦、一、二级站铅之间的电力联覆系。某水电厂堪采用的河是建“破单母单出腹线破”渗的主结线方式赤，扯110k鉴V硬母线设在二级贵开关站内，一跃级站通过华梨联明112称1御线践与绢110k宋V建母线相连。因巡此，就存在着超一个联络线的岸线损问题，也魄就是一个厂内谨电损耗的问题邮，需要在经济住运行分析时加娃以考虑。然3锻、一、二级电逐站的引水隧道慰较长，因此水决头损失也会相谅应较大。谱某水电厂的机析组、线路由杭门州电网调度中涨心（以下简将称板“输杭娇调珍”摇）调度运行。鼠每日的负荷由妄杭调下达，负蔽荷的变动范围匀为准0夸～窄85M州W灾。具体的最高叹负荷视系统要国求和设备的工汁况决定。艰二、某水电厂政厂内经济运行呢的数学模型和水电厂厂内负踏荷分配的计算谜是一个多环节馒的非线性多约绝束极值问题，锹在进行经济运亚行方案计算时弯，通常需要考授虑以下因素的涉约束：给定的棍电厂负荷，各吉母线的负荷限服制，各台机组驻的动力特性，岂机组的汽蚀振禁动区，机组的颠最大最小出力堆限制等。盟水电厂厂内经米济运行从时间旗上来讲属于短配期经济运行。些对于有日调节蚂以上库容的水堂电厂来说，就鲜是将调度每一拉时刻（一般蓝是雾1h捏舍一个负荷点，何全脚天瞒24性添点）给定的电仁厂负荷，分配宿落实到各台机买组，来确定机半组间负荷的合允理分配和机组送的合理启停次倘序，从而使全贱厂的发电耗水迎量最小，把节萌省下来的水量俊储存在水库中概，以作为下一粉时段的输入能颤源，来增加下仰一时段的发电拜量。当然，水嘉电厂的经济运漆行是在水电厂故水库保证不会屡发生弃水的情蜓况下来说的，斧如果在发生弃岔水的情况下来谋谈经济运行（宁节水增发），株这就没有现实种意义。疤开展水电厂经杠济运行的基本什原则是：在确克保水电厂水库跟大坝及其水工础建筑物安全的匹前提下，分清而发电与防洪及喇其它综合利用辫任务之间的主损次关系，统一恼调度，使电厂雁综合效益尽可共能最大；当大破坝及其水工建讯筑物的安全满涉足供电、上游抚与下游防洪及信其它用水发生细矛盾时，应当尺首先考虑大坝雨及其水工建筑亮物的安全；当费供电的可靠性士与经济性发生阀矛盾时，应当潮满足供电可靠惯性的要求。水削电厂的经济运咽行必须符合上步述原则，否则孔安全运行保证以不了，经济运咱行工作也就失姿去了意义帝。仰火水电厂厂内经坊济运行的数学器模型是由反映经水电厂经济运乓行基本原则的证目标函数和约列束条件的数学灯表达式共同组彼成的，是对经抵济运行最优准柜则的数学描述滚。水电厂厂内循负荷分配的最撇优准则是：在敬电厂总出力一骨定的条件下，韵通过最优分配肾使总耗水量最伯小。裁目标函数料：迫得松掠岗骨施（梦3-京1馒）那等约束条件贡：荡却煮奸盟欲钱且景（腊3-沙2狭）焰不等约束条件盏：场改穗川慎传暖（窝3-悦3赔）滥督孩黄养冬损（乎3-李4沿）坟编式中俩：支荐Q究—努—旱出力合为伐N摇时的总耗水量斩，听m善3帅/顺s青；陵途辜牲N阶—吵—克电厂给定的总救出力藏，阀M琴W渠；尘厌宴N涂i抬—量—厕第奔i谨台机组的出力垃，扇M琴W堂；希倒蔑Q轰i雁—播—陈第吹i占台机组的流量扒，棚m台3姜/拌s蝴；虾轻钟芦n捕—婶—胶投入运行机组道的总台数；电盒福粗i裙—狐—兰投入运行机组仙的编号触；为i=1,2年,堆…祝,潜n竞；聋N膛imax占，脖N糠imin雕—跟—焦各台机组的最净大、最小出力居，退M银W距；治N异max舞，肤N还min屿—辞—缎电厂总出力的怎最大、最小值浪，塞M他W粮。瘦在上面的数学窗描述中，还要户注员意汤N钥i久异的可行性，即讽决策变代量卡N踩i怠翼必须避过机组搭的汽蚀振动区宾。甘未模型中目标函域数是总耗流塘量凤Q垦写最小，可以考罗虑从流量上予置以惩罚来避开左汽蚀振动区，踪即培令塘:瞧芽舱披(3-点5)近揉其贤中币Q材i岩为惩罚流量值必，其大小可根资据汽蚀振动区额的具体条件决逝定，有了惩盛罚由慨项计Q炼i株，在以总的工笋作流量为最小返目标时，自然忍不会取到振动胳区内的决策。简通常，水电厂点机组的耗量曲能线宵（投N它与缓Q驾的关系曲线）捷呈非线性形式优，并且在不同母水头下汤，隶N夏与壳Q丽的关系也不同谢。上述问题就回是在电厂负荷蓝给定的情况下移求最优开机台缎数，各机组间歌负荷的最优分井配以及确定机军组开机或停机箭的次序。济式套（泊3-孝1比）～院（奖3-局4越）是水电厂厂寺内经济运行的惹一般数学模型源，将其按照某硬水电厂的具体揉参数进行修改斜后，就得到某雹水电厂厂内经痛济运算的模型监：歇目标函数钞：拍片安客钥丧寄（舟3-累6但）抹等约束条件悠：冷胶喊裤客挂帽沟红（粱3-劲7庄）粥不等约束条件处：打丛胜一级站资（瞎#腰1缺、宜#巴2盲机）薯二级站宜（混#软3秘、攀#配4邮机）忧耻深株（衣3-命8钩）斯峡付夫少催帅（厚3-营9月）税说明：某水电坏厂共有四台机繁组，故狼：筋n=原4藏。其中，一级哑站两酬台扒30M指W沫机组，二级站够两尝台骤12.5M勾W风机组，四台机何组均允许空载帜运行。所以户：环N挺max穴=85M愤W批；剥N极min洞=0M细W终。韵对于给定负荷骗下机组的经济桂运行问题，必塘然涉及到机组剖的开停机及启垦停次序问题。墨在电厂的实际捕运行中，每台距机组的运行与长否并不能完全掏从经济角度出启发，必须综合统考虑机组的状慈况、厂用负荷支的安全可靠性怖、备用容量、贯检修安排等诸接多方面的因素慕。这必将使经兰济运行问题复张杂化。为了便里于研究分析，葡对于涉及机组棒安全性和可靠磁性的因素不予门以考虑，这样隆对任一给定负同荷，就可直接环运用动态规划鹅法进行机组启梳停的最优组合究和负荷的经济殃分配。款三、某水电厂缎的水轮机动力狼特性曲线1、动力指标孝水电厂的生产所过程，是水能嫌通过水轮机转本变为机械能，佳再由发电机把绞机械能转变为鲁电能的过程。课分析能量在生舰产过程中的变剩化和损失特性柏，一般采用动杏力指标作为基障本工具。动力商指标有三种常荐用的，称为基调本动力指标：霞绝对动力指标女：以原本单位屿表示的动力数我量称为绝对动展力指标。主要叔包括有机组段膊水阴头玉H使、流违量宇Q液、出兰力涨N铁、损危失吵Δ责N箱。虹单位动力指标哥：常用的单位上动力指标有两辞个，效版率允η罚、单穴耗诸q寺0桑。受微分动力指标恭：常用的为微微增耗水凯率趴q章。深另专袋鞭轰（丸3-1乒0难）援在通过机组对仁能到电能的整渡个转变过程中速，能量的形式座和数量的变化毫，不同工况下哨损失的多少都粗通过动力特性抛曲间线误—职—劣各个动力指标涉之间的关系曲窗线来表示。所突以目前在水电店厂经济运行问微题中广泛采用蜻动力特性曲线台的表示方法，解并直接根据这冒些特性曲线解着决最优运行方陕式问题。赶一般的动力特轮性曲线都以水沟头绍H狡为参数，在水亩头一定条件下斧，动力特性曲础线表示两个动仓力指标的函数屡关系。从应用翻方便的角度出亡发，选用出食力雄N壮作自变量，其协它动力指标流航量程Q烟、单誓耗蔬q扩0夕、效型率勤η随、损锯失鲜Δ恒N罢、微增匙率爽q础中的某一个作优为因变量。常荐用的动力特性牢曲线有圣：吼Q亚～猪N造、赢Δ连N魄～公N释、申η嫂～盈N削、边q泻0浆～席N着、叉q唐～炕N培。本文中主要疼研究的是流量上与出力之间的镰关系，即使用莲的是机组段流沟量特性曲线。熄2反、绘制机组动荷动力特性曲线妄机组段流量特猴性曲线绘制所既依据的原始资阶料有两个来源圣，水电厂机组汇原形试验（一犁般称效率试验碌）或设计总站和在电厂设计阶姻段提供的机组朗综合运转特性岁曲线。这两种刷原始资料以来呀自试验的较为圆可靠，因为设说计阶段作出的撤机组综合运转盈特性曲线是由墓水轮机模型试晚验所得的资料耻按相似原理换浩算而得出的，宵而原型水轮机对与模型机不完霜全相似。加之拿制造、安装和拢检修方面的原旦因，也会使两袭者有差别。现升场原形机与模对型试验时条件榴也不同，因此造两者的特性一熟般是不相同的垃。但在没有进熟行原形机组试爱验时，也可以辣综合运转特性狮曲线作原始资距料。咸某水电厂曾宪在且200鸣6旦年蹈8题月对二级缓站劳#轻4魄机组进行了相墙对效率试验，村所以二级站机陆组的流量特性短曲线可以从试寻验结果得出；阴对一级站的机推组，只有从生孩产厂家提供的腐水轮机综合运膀转特性曲线绘爸出流量特性曲月线。剥2.1骆.岗相对效率试验舰200疑6势年烂8尝月，东方电机溉厂对某水电厂盏二级厦站狡#批4图机组进行了相湖对效率试验。试验目的：半由于水轮机转耐轮模型试验精竖度不断提高，坏很多水轮机组份验收试验的效利率保证值采用炭模型试验验收闹的方式，而在挡原型效率试验瓶中则常用相对组效率试验来验絮证原型效率曲笋线是否具有模凤型试验的曲线沾形状，并依此感指导水轮机组庙的经济运行。试验标准：袍本次试验遵循哀的标准是诊《燃IEC41-湿199摄1键水轮机、蓄能佳泵和水泵水轮桑机水力性能现蜡场验收试验国盆际标准》。试验原理：不在特定的运行题工况下，分别抄测量水轮机出础力，水轮机过苦机流量和水轮愿机工作水头，嫌代入水轮机效漫率公式计算得栋到水轮机效率布。数据测量：财财a卷.天功率测量：使物用三相数字功供率表通过电压册互感器和电流捡互感器测量发软电机的有功功墨率，再根据发键电机效率设计细值芬（歌96.5%释）称计算水轮机出僚力。蹈捏堪茂担丙（哲3-1亡1饺）南摇式中纯：晋N卡T狱—我—健水轮机的出力湖，松M耻W砌；模禾常N捕E嫩—鞋—夫发电机的有功橡功率该，浮MW欧η认E间—铃—踏发电机效率彼，戏η占E占=96.5袍%很。喊裤b脖.辫流量测量：采细用蜗壳压差法郑测量，由烤于荒Q=Kh怖n讯，对于蜗壳压跑差流量计算，木当嘴K=吉1压，方n=1/扁2逮，称此时的流展量为指数流布量退Q满*输。蜗壳压差测孙点首先应该在昏同一个测压断委面内，这个测勿压断面应该是徒过水轮机中心顾的蜗壳横截面蒙，其次横截面蛙还应该选在蜗净壳水流发生流乎转的地方。试赵验前，在机组究蜗壳内焊接了蒸引压管路，引裙压管头部加装题专门设计的稳亮流板，引压管臭尾部从机组压陈力钢管侧壁引潮出接入差压传呈感器测量。折图床3-1妥波蜗壳压差引压显管敷设示意图雄泻c绵.飘水头测量：此苏水头是批水轮询机的工作水头奔，亦称净水头胃。定义为水轮蒸机蜗壳进口断新面与尾水管出励口断面的总能嫌量的差值。净屠水头用公式表铅示为：贞按萝鸭扔（临3-1朵2猜） 经变换得：轧主太省卷（慢3-1烛3邀）恭谊式中巷：诚Z切1甘，皱Z滴2压—盗—走蜗壳进口和尾依水管出口测量挣断面中心的高拨程界，炊m案；助革兔P适1即，兵P辜2鸦—插—逗蜗壳进口和尾冤水管出口测量矿断面的压力大，航P召a漫；岔防绕V议1往，尺V容2漆—廊—蝶蜗壳进口和尾肾水管出口测量厕断面的平均速电度灿，垦m/捞s奔；诵唐玻蝶柴Q凝—垒—遥通过水轮机的鹿流量拐，可m趴3暮/测s腔；小沾肠冤骑g顾—贷—肤当地的重力加粱速度缘，著m/s蛮2并；府筒男角超A染1鹊—谅—友蜗壳进口测压巴断面面积抗，典s狗2洪；招签词唯详A院2暗—边—诉尾水管出口测诊压断面面积三，弹s图2美。芳式餐（燥3-1失3哭）中，前一部定分称为静压水孔头，由差压传烛感器测量得到萝；后一部分称颠为动压水头，油由计算得出。漠模型试验和现货场试验的大量倍数据资料表明行：对于中高水固头的混流式水猜轮机组，其动慕压水头占水头喘的比例很小，锐可以忽略。因朱此，本试验中寨的水头：演寒烫解永（蹄3-1冤4大）雨吓由压力传感器维测量计算得到狡。腥闪d金.淘效率计算：根昂据以上所测量午得到的水轮机叼出力、流量以茅及工作水头，盼通过计算得到黎水轮机的原型斧效率。其公式酸：具煎违训大科（却3-1弦5拦）披堂式中慌：铺η童T划—屿—圈水轮机效率；才妥慧N鸟T坐—搁—脏水轮机出力住，达M感W掉；险ρ—炊—端水的密度欧，细ρ背=999.2棚kg/m只3蚕，徒2咳0笑℃醉；翁颜哀玉g巨柜—串—剃当地的重力加瓶速度艇，村g=9.80弄665m/s赢2吩；渠损类苍Q盖*缩—寿—富指数流量以，享m镇3消/s梯；中班竞么H桃砖—惜—懒工作水头龟，刮m马。丘栋由于流量使用晃指数流量，因礼而此时的效率详也定义为指数桃效率，将各个值试验工况点的祸指数效率都与着最大指数效率层相除即得到相疗对效率值。试验工况点：溉屋水轮机相对效猫率试验的目的中为验证原型效裕率曲线是否具孝有模型试验的方曲线形状，穴在洋40险%照～芳100%N盲E互范围内选择取根5.4M饱W啄、还7.3M滤W跨、巨8.76M跑W院、敲9.93M泛W嘴、话10.4M短W竹、坡11.3M荒W市、骑12.53M圣W锹共七个试验工叹况点。试验时为单方向调整负笑荷，并使每个斧工况点的水头为、出力和转速青波动分别控制氏在末±0.5锡%独、滨±1.0邮%距和辩±0.4员%努内，整个过程垄中水头偏差不耕超过平均水头歇的飘±2显%牌。试验结果：皇窄相对效率试验碧数据见劣表迁3-城2刃，为了便于和余高等效率比较披，以试验水头莫下最大设计效秘率卵95.5没%肌为基准值，将令相对效率换算辩为同一坐标内韵的效率值，简砖称为换算效率奴。常表倡3-2欺耻某盟#罗4由机组相对效率致试验数据表叠导叶开度寒（音%恢）球73.3悲69.8动61.9浑60.4爸54.7泡50.1挂43.8真出力车（扶M眨W伤）巾12.98铲11.71蜓10.78架10.29损8.98柿7.56烫5.60旅毛水头周（牧m吊）殊76.39眨76.43卫76.49麦76.42撕76.46凭76.42拜76.48焦测量水头纳（罗m深）鸦73.28炮73.32读73.36翅73.31但73.35抹73.31太73.37旷蜗壳压差棕（前m暮）郑2.88呆2.25蜜1.98汇1.79从1.39躁1.05且0.73末指数流量前（吃m忧3举/萍s酬）购1.697妈1.501科1.407厦1.338戴1.179砍1.025谁0.854角相对率字10.655旷10.866龟10.655腿10.707鞠10.603妇10.277画9.110墓换算效率榆（荣%动）斩93.61丙95.46搅93.61余94.07窗93.15抬90.29香80.04婚由仁表宝3-灵2象的数据，可以奋作毒出绵#迅4串机组的效率特腔性曲线，如塑图挤3-祸2图所示：亮图沙3-2#说4烛机组效率特性棚曲线瘦东同理，可以根漠据试验结果，袖利用公式：临昨级表配惊窑（暴3-1芦6侦）掀计算在水头一合定的前提下，疫机组的流量特蜘性：叫表罗3-3#决4遗机组流量特性偶（球H=76.4鲁3女m律）庆水轮机出力况（倚M侮W谁）韵水头叛（成m命）客效率芝（派%圣）湿流量梯（为m朽3耻/s拍）竹12.98广76.39罩93.61捆18.503姜2叹11.71姑76.43怀95.46翻16.360齐7逐10.78精76.49涂93.61柳15.347怎10.29喊76.46企94.07境14.591浸1扒8.98腥76.46谋93.15妨12.852栏6把7.56样76.42拦90.29恒11.168押8搜5.60缩76.48偶80.04捎9.3253理由皆表午3-闪3拜的数据可以绘车制声#恭4垃机组的流量特架性曲线：赵图补3-3#较4阀机组流量特性急曲线汪贩同理，对其它杂水姓头盲H光T及，有一一对应寄的若状干次N穗T械，妥η仅T颜，可以绘制出借二级站机组流来量特性曲纠线播Q鲁（差H历，缎N夕）。窝图枯3-4织版二级站机组流笼量特性曲线祥2.2斧.斜利用水轮机综墙合运转特性曲伤线绘制流量特浪性曲线而链对于未进行效箱率试验的一级放站容#饼1草、智#淹2哪机组，只能够窜用水轮发电机义厂家提供的模煤型试验得到的茧原型水轮发电狠机组的综合运绳转特卷性没H风T注（坑N繁T何，僵η叫T持）曲线来绘制划机组动力特恨性悄Q(N,H)揪鉴曲线。科#灵1它、运#矿2黎机组水轮机综大合运转特性曲眨线见附令录胆1纲拖所示纹。祖意由水轮机综合持运转特性曲线会绘制动力特性斧曲线的步骤如艘下：碰水轮机综合运储转特性曲线上挤加绘以流量为涉参数的水头特戒性的等流量曲浸线。方法为：羊在水轮机水爬头贪H旷Tmax品蜘与秋H缩Tmin偷难值之间取等间迁距的若扑干稿H重T1在，钟H武T2挑，欣…胶值，并在综合剧运转特性曲线漂上作相应的按各升H课T粮的水平线与各辨等效猛率犯η预T塌胡线相交，取各亏交点对应据的葬η航T禾值骗与太N胀T痛值，并按下式物计算相应的流蛮量柱Q递，阵救腰夕造芹（语3-1守7消）祖富式中宜，妖Q骂T倦，贷N灌T脖，隶η弓T谎，扔H浸T居分别表示水轮宝机的流量户（丽m丢3蝴/s庆）即，出旗力脸(MW忘)香，效率，水蚊头染(m桐)亿。泛一级站两台机旬组的最大水头打是碧212.8准8馅m侄，最小水头吸是叨172.4塌5妄m暖。在水轮机运铲转特性曲线上疮作尖H察T缠为某一定值（亚如蚀190谋m甩）时平行于横纷轴的直线，将膨此直线和等效丸率线交点处的澡水轮机的出毛力格N闲和效欺率捷η夺的值填入慧表影3-4销机中。其次，根有据公式宗（铲3-17禁）妥，将水轮贤机卵鲜的出滚力催N椒及效崖率煤η慕的值代入，计诉算出相应足的尊Q诸值。帽表弱3-4驴狸一级站机组施当班H梢T停=190础m日时的流量特性赠出力殖（虽M各W千）反效率张流洞量靠(仔m惨3许/s)决11.2锣0.8文7.5111谊33姜12.0泡0.82尖7.8513哄58脂13.2骡0.84姨8.4308券63损14.4尿0.86维8.9834螺14必16.0寄0.88勿9.7547泡18歇17.4凯0.89灶10.489粉06及18.8千0.90敌11.207尽09偏20.0抹0.91喷11.791跌42鼻21.2下0.92啦12.363爪04浸22.8余0.93岩13.153广14削25.0热0.94未14.268凳87搂26.5管0.945娘15.044抄97仿根据允表元3-链4播的数据，就可左以绘制出炒当携H撇T爹=190毙m间时绸的电Q瓜～乘N骤T昨（链H廊T祸）关系曲线。晓如齐图倘3-锻5照所示。什图寿3-5H狠T视=190卖m驼时的机组流量暑特性曲线丝同样，对其他顿若动干膜H猛T岔值，有一一对柳应的若干假组数N薯T泼、墨Q脉值，绘制出水嫩轮机流量特桑性闭Q(N夏T汇,H慎T邀)揉劈曲线，如战图膀3-6劲术所示。心图厘3-6迟箱一级站机组流玻量特性曲线额由信图嗓3-灰4涌及芒图具3-标6凡中可以看到，文机组的流量特沫性曲线并不都思满足：差使开溉流刑（轰3-1躬7昌）爬所以，用等微刺增率法来解决援某水电厂厂内惜经济运行的并悲不十分方便。摄四、动态规划盟法进行厂内负鹅荷的分配哨1己、动态规划法构概述锈动态规划是解荷决多阶段决策士过程优化问题合的一种方法。巡所谓多阶段决弟策过程是根据炮时间和空间特熟性将过程分为茎若干个阶段，传每一个阶段都克要需要作出决灭策而使与整个愿过程相联系的脾经济效果（或坡其他目标）达源到最优，每个榆阶段所作的决蛙策依据过程的锄进程的具体情钉况，而所作的袄决策又影响过北程的具体进程剥。贝尔曼弃（烫Bellma基n派）仙首先研究了这库一类广泛的问地题，提出了他椅的所谓最优化霸原理，使用了吵称之为动态规修划的方法于多捉阶段决策过程维（或序列系统喜）的最优化。获这个方法在不校断地研究完善否过程中被建立谣在严格的数学心基础之上，此俊外这个方法概保念清晰直观，遥简单易懂，也犹比较灵活，因睁而得到普遍承活认和广泛应用剖。喜动态规划方法旨可应用于具有恭多阶段决策结惧构的确定系统贯和随机系统，睛连续系统和不袋连续系统，以厨及线性和非线终性系统的最优翅化。鉴于机组怨负荷分配在负降荷给定的情况善下，逐时段研铃究负荷在机组债间分配，而机己组特性等是属露于非线性的，眉所以机组负荷拘分配问题一般腾地属于确定的架，不连续的（填时间离散）非航线性优化问题纺。环2辉、动态规划问途题的描述疑为了分配几台由机组之间的负荒荷，使总耗水廊量为最小，把尺问题看作虫是西n草阶段的决策问该题，第一阶段搏的任务是决定赛第一台机组的荡负荷或决策出缝负抬荷躬N栏1塞，第二阶段是脾决定第二台机散组的负换荷融N里2题，胸…极…肝第代n应阶段是决定钩第响n串台机组的负荷骆。状态：睛过程的情况称冰为状态，并用俗状态变量定量拒地予以表示。撒在负荷分配问吸题中可取待分牛配的负书荷底N射为状态变量。禁问题的开始，签状态变诊量吊N移′能=N僚c悦，当对第一阶社段作出决策，淡决定了第一台窃机组的出蚂力稼N疗1传后，状态变率为择N芝2活=N惯c臂-N个1鸟，以后类推。状态转移：左在每个阶段，厨都要做出决策素，随之过程的暖状态发生转移环。决策：尝在每个阶段都味作出相应的决物策，作决策所吸依据的是过程抄当时处在第几饿阶段和当时过熔程所处的状态率，以及必须满丑足的约束条件协在负荷分配问钟题中，决策量滋是机组的出力野（负荷），所蛾以选择决策时侦需要满足以下糖约束：出力不负能为负；出力惨不能大于机组础的最大出力；启出力不能在机苗组的振动区等季。费用：做每个阶段都有视耗费（有时是衬效益），在负悔荷分配问题中捷，耗费指机组精耗用流量，它项决定于决策出政力和作决策的电是第几阶段。柳如纽第范i州阶段的决策出天力部为职N存i啄，则耗用流量塌由采第妖i搬台机组的耗量愚特性给猛出暖Q严i缺=Q棍i辜(慧N晴i衣)仙。目标：隐逐次进行决策沙得出出范力领N咸1申，僚N由2国，密…言N笔n它这组决策一起渣构成一个策略烧，按照问题的搭要求，要找到异各种策略（数京量很大甚至是锈无限多的）中跌的最优策略，皮它相应的整个盯过程的总耗用滤流量最小。沾上述五项，状成态、决策、状胡态转移、耗费驴和目标有时称抄为五重组。对诵于动态规划方娱法来说，这五奇项如果都确定枕了，则问题也槐就明确了，可杯以按照动态规雷划方法求解。秧最优化原理可贫以表述为：一营个多阶段决策蝶过程的最优策壶略具有这样的谜性质，即无论摸前面阶段的状史态和决策如何基，其后的诸决锁策，对以前的谦决策所形成的弄初始状态而言信，仍然构成以津后诸阶段的最兵优策略。这个挖原理在相当一启般的条件下，坡可严格予以证碧明，不过我们盖关心的主要是此应用。鹅多阶段决策过足程所要求解的侨是，从起始状驴态璃X教1貌开始，进行一使系列的决策，埋使得目标函摸数勇R娃达到最优。这肺种目标的值为刻最优目标值，挂记辩为劲R岔*夏，使得目标达沫到最优的决策像序列称为最优薪序列，记为根：却(赖u纲1怜*辈,u腊2族*胞,雹…刺,u课n推*怜)辞，在采取最优玻策略时，系统行从毙x歼1采开始所经过的拼状态序列称为香最优路线，记悔为暑(密X绳1昆*疼，晴X禽2佣*涝，心…适，宴X估N+1悼*灭)疗。其中舟，祸x女k+1奔=T走k轰(轨x任k晴*倚,u饥k白*摄)忆，动态规划的撒含义就是找到厘最优策略，最足优路线和最优咳目标。饱3纲、机组负荷分鱼配的数学模型楼在固定水头下草，水电站各机向组的流量特性涨是已知的，驴即殖Q冶～闷N篮曲福线权Q(N煤)与，渡令竿Q畏k嫌(终0)=Q馒k拴0顷，它表示班第傅k认台机组的空载环流量。扩目标函数：徒翠凤暖伪呜踢阶甩修份或肆（孩3-1郑8猛）倾约束条件：电堂力平贩衡触悄叶音必送龟尝羊丸捧瓜（遣3-1乐9趟）揪都世崇出力限制宇似画杜汁粒罪嫩锋粘嚷环顽（框3-2往0仍）彼穿园滤状态限贯制肌蛙忠词母哲昏脊甘所（乖3-2胁1匀）杀阶段变馆量阻k术—鄙—旺按序号投入运错行的机组台数椅；久状态变量浮—盏—遮k紫台机组的总负腊荷，侍分配的撤负荷数解，国M堤W证；泛决策变英量料N颗k赴—践—腐第谱疤k阅号机组的负荷萌，在每台机组向的出力集铅合绣R保k戏中选取；千代价函浑数肯Q劫k孝(健N码k滨)烟—示—拣k齐宜号机组的工作梢流量；求状态转移方旷程零——歼；免根据动态规划宁最优化原理，锦可以得到递推事方程如下：洋笋呀奏坡俩豆暂棚（妹3-2闭2守）戴证式中面，撞N繁k林—桌—险1播～析k肥奖号机组的总负匆荷；启—絮—袍电厂负荷蓄为应N触k嚼芬时，届在问带1妙～探k孙号机组之间优疑化分配负荷时械全厂总工作流瘦量；偿Q吴k灶(N搜k灿)裂—没—璃第品k斜号机组负荷誓为干N鹿k糕时的工作流量棍；再—盏—突边界条件，即勤在起始阶段以喘前的流量为零有。伙这当上述模型建圾好后，即可递土推求解，递推蚁求解得出的结婚果称为经济运库行总表，供制霞定日经济计划轨时调用。经济泽运行总表是在似某一固定水头亭下，由机组盲的沟Q荐～薯N开避曲线得出的，结当实际水头不峡在所选用的几仿种水头之列时营，则通过插值钥的办法，求出敲实际水头下各菠机组课的指Q忽～沈N娱尚曲线，然后可似求出水电站厂谱内经济运行最惭优方式。赶4气、机组负荷分中配的数学计算洋为了直观地表嫩述动态规划算露法在水电厂厂承内经济运行计肯算的整个过程谣，现以某水电纠厂一级站为算捉例，设计算时游的机组段水头街为哲H杨s旦=200破m间。由机组的流旺量特性曲线可乐以得到此水头健下负荷和流量面关系如付表奏3-辰5烦所示。烂表形3-5H锐s萝=200宇m探时某一级站机奶组的负荷流量阿关系表画N旁k线(引MW)费0咳5姓10集15束20肺25化30虫Q纺k居(想m批3亮/s)赶2爱.钳62秃4.78辛6.87裕9它.00凶11.4粘0译13.7恭0录16.18压堂根据机组数啄（赶k=2笔）教，将问题分拖为仿2孩个阶段。根据会式宽3-2米2反的递推方程，障将诵表机3-筐5建的数据代入计葛算，过程见腔表咏3-洋6棕，林表臂3-挣7朴。误表泄3-6终葡第二阶段计算衡关系狠N恶2完Q娃2音(N晴2叼)娘0柳5园10拴15热20芹25省30狸Q丢2氧*吗(俩N把2肠)即N行2需*粉0抱2葬.话62律2晌.喘62殿0再5庙4.78流4.78歇5蝶10盒6.87菠6.87纱10压15掘9病.00羊9帖.00警15历20滋11.4税0县11.4倚0漠20劈25悲13.7当0欧13.7窄0厨25因30兰16.18惹16.18糊30格表裂3-7飘劝第一阶段计算东关系鹊N歇1夫Q迟1栋(N搂1妥)+Q剂1牌*港(挤-N恼1剪)警0材5铺10圣15消20鱼25颜30圆Q螺1歉*贿(明N并1卸)创N炼1鹰*挽0夏5.24洞5.24似0替5尊7.40臭7.40瓶7.40诵0收10瓣9.49项9.56到9.49尝9.49赵0谈15考11.62践11.67艰11.65宪11.62展11.62便0银20稀14.02虾13.78萌13.74信13.78匠14.02唉13.74栏10花25脾16.32雹16.18犯15.87阳15.87碎16.18堤16.32勤15.87芦10单30闯18.80尝18.48头18.27讽18.00薄18.27欠18.58渡18.80鼠18.00自15余35感20.96锐20.57耗20.40穗20.40俘20.57目20.96蜂20.40衔15职40龙23.05取22.70钞22.80片22.70丘23.05薪22.70杂15起45别25.18岛25.10挽25.10滚25.18近25.10栽20太50固27.58如27.40狗27.58姿27.40富25姓55搞29.98透29.88薄29.88枪30较60诞32.36伸32.36锯30秃将阀表炮3-追6扔、废3-赢7策中的最后两列兴归为一张表格寸，就得到损了乡H=200弹m见时的一级站的丹厂内负荷经济罚分配表。翁表该3-7H=曾200挑m违时的厂内负荷反经济分配表厉Q迁1众*凶(糟N纠1紧)己N线1桶*图Q栗2积*档(品N蛙2抖)浑N来2晃*脆0迟5.24著0易0孝2作.锯62笛0奖5眯7.40重0除5摔4.78基5流10乒9.49哥0搬10印6.87性10影15案11.62喜0依15片9君.00聪15删20士13.74采10融20次11.4蹲0盒20告25词15.87驾10狼25撇13.7自0漆25易30产18.00脖15施30恳16.18催30敞35膊20.40标15亏40狱22.70须15就45真25.10摩20洒50纽27.40孔25遍55纺29.88撑30犁60百32.36毫30谨N饮1璃*康、犁N韵2斧*敌分别为使耗水尼量迟Q泪1弯*纠(多N鸭1秃)影、骨Q六2彻*尸(奇N从2念)炉最小时的机组由负荷。胆5搏、动态规划法屯进行厂内负荷完分配的程序及稠其实现等按照以下步骤挺，进行动态规追划算法的厂内绩负荷空间分配赚，从而得到各糠水头下的芦从赠P例min饿到潜P勤max血的经济运行总墨表：缩1变、对于给定的屋一个水头，蚁从既P侄min匆宏出发以一定的坏步页长柿Δ躬p键进行空间负荷幸分配，直日到锯P帆max拣为止。在计算奏过程中，依据译给定的给水头挪下的机组流量恋特性曲线，利开用线性插值法默来求相应的流压量值。由于某政水电厂总出力揪是畏60M剥W秆（一级站）康、毛25M投W茎（二级站），璃本文选取步疾长兽Δ法p=1M果W慎。煌2僻、当算法运行晒到规定的代数执时，取出最优共解，将它们存着入经济运行总负表中。孤3涂、对于水电站解所有给定水头剂，进行步往骤往1乓、鸭2荷的操作。这样监就完成了所有茶给出水头的经桐济运行总表的啊编制，它是水蓬电厂经济运行利中进行开停机水组合优化的依皆据。若电站实饼际的水头不在瓣最初给定的水雹头列表中时，望采用对不同水鞋头的经济运行鹊总表进行线性雁插值的方法来级求取。繁对某一、二级络站，电站中各阶安装有两台机武组，且两台机倘组的特性相同林。但由于机组司的动力特性曲屑线不满足式维（衫3-1除7苦）的条件，所愉以按照各机组鹿出力均匀分配组即可达到经济彼运行的目的也选不可行。但是遇，在可能的条电件下各机组应答尽量在经济运欢行区运行。各世机组在不同水渣位下，都有一易个最佳出力值歪与之相对应，殃只要尽可能使察各台机组都在眼它们的最佳出裕力值附近运行伐就可达到经济踢运行的目的。偏某水电厂的经刘济运行总表包记含了精确差到纤1M塑W锐的所有可能负疯荷下的机组最格优组合、单台政机组所带负荷差、总流量及单诱台机组流量，贞用于查询在确盘定机组组合下咏单台机组的运辈行情况。在制菌表过程中，必壳须满足机组的急约束条件。而障避开机组汽蚀档振动区，可用诉加惩罚的方法码，将落在汽蚀剂振动区内的机独组流量加一个搭值，抬高这一丛段的流量特性考；在抬高过程列中，要根据汽愿蚀振动区的具孩体位置确定合尽理的汽蚀振动纯区惩罚值，避结免由于惩罚值岛太小而使机组萝落入汽蚀振动脆区的情况。K是否越限K是否越限总负荷设比较单元i=0流量比较、暂存i=i+1i是否越限记下和Nk是否越限开始输入原始数据k=1k=1?整理表格得经济运行总表结束i=0i=i+1i是否越限k=k+1YNNNNYN婆图颂3-7热血动态规划法解泛求解流程图己递推求解的过防程见殖图捷3-魔7塑。图中港，咳k齿为机组台号，判为电厂的负荷讯，汤i练为机饺组藏Q摔～蛇N淘曲线中的出力兆，逃为递k榜号机组号的龟Q伐～吊N缎曲线中出力贿为轿i爷时的机组流废量津,兆为电厂负荷为编时免第殖k搅号机组分得的亭最优负荷，表为电厂负荷为船时俊k爱台机组最小总拖工作流量。当虹=纳0贩时，表滥示抱k惊号机组不带负疮荷，空载运行剧。油某水电厂电站现间经济运行舞一、梯级水电鬼厂电站间经济软运行的数学模仙型和算法吗梯级水电厂电震站间经济运行斯是整个电力系尼统经济运行问街题的子问题，皮这里只研究日始优化运行问题懒。电力系统通话常预先给定本隆梯级水电厂的铺日负荷计划或献即时需发功率毯，于是梯级各捏电站间经济运姻行的任务就变嚼成在遵守各项雕限制条件的前浅提下，以梯级庙水电厂总耗能手为最小的方式纪发电，与此同宿时，各电站内胃必须实现厂内吐经济运行。渡由于各电站的逃水头通常不同播，机组动力特愈性也不一样，术所以不能像厂壁内经济运行时球那样用最少的手水发电就是经窜济性最好。这糟里采用的是总弄耗量最小，不府仅考虑流量，归还考虑到水头冬。因为某水电茅厂是两个梯级溪电站，所以在愁构建数学模型咬时也以两个梯蚁级电站为例。数学表达式：（4-1）更容式中陕，煌A体，享B貌—暖—妹上、下游电站枣；畏—源—阅i叙时段初电狠站架A脱、啊B养的水库水位委，筒m堆；乘，赛—圆—暖i却时段电昂站露A断、售B膝的平均水头鄙，哭m色；将，我—灭—饺i竖时段电多站美A价、诚B陷的入库流量玻，剖m拜3怒/贼s衔；戒，稍—亿—陈i降时段电乒站恼A练、计B龟的发电流量吼，碎m漆3想/政s迫；概夫三托N锦—蔽—练时段数。巴报相应的约束条麦件为：驰A复、副B旧水库的库容特之性；渔A寸、淹B织电站尾水水编位裙—淘—袖流量特性；半A孔、俗B枝电站的机组特削性；笨A肉、加B男电站的机组微应增率特性；有A访、晌B长电站的机组优糊化组合，即：设辰锐圈润（挨4-味2将）牵出力平衡：欣（任P歪c,i掩为选第茄i熔阶段梯级需发固功率）；波水位联系（忽兆略下游不稳定妹流和坡降）：槐撑磨貌续（德4-皇3确）库容变化：披(积T眨为计算时圆刻药)馆(岭4-4)流量限制：贞极漫穷（禾4-搬5重）水位限制：覆涉顽殖（揪4-巩6此）驶秧用动态规划法泉求解可得联系松方程：（4-7）料庆若直接用动态杜规划法求解式页（迫4-差7祥）需要很长的而时间，实用性去差。在实际运叉行中，可制够订哗2翁4粪小时梯级日发侨电计划，称为楚日发电计划模廊式。根据当前脱所需的梯级总焦功率求出最优狗的电站间负荷之分配，称为实欧时运行控制模椅式。窜二、实时运行呼控制模式番实时运行控制幅时，要求能在苦较短的时间内怒算出满足系统效给定的梯级需净发功率在各电赌站间的最优负律荷分配。通常捞水电厂内经济拆运行控制运算速周期约就为除8流～盛10圆s好。梯级电站间蚁负荷最优分配扩的计算周期一筛般垃为迹1保～揭2仇分钟。因此计竞算不能按照式蚀（纺4-幕1东）考虑对今结后岸2牛4兰小时的影响。奉在其它电厂的希厂内经济运行萌控制模式的实旨践，对梯级电裙站间经济运行克控制计算只需不考虑对下一个睡时段的影响。启这样可减少计泼算时间，且满划足计算周期的骤要求。挽1己、考虑对以后骨时段影响的实泰时运行控制蕉将式阶（隙4-茅1押）进行简化为乔：（4-8）凯它式扯（误4-葬8蔽）用穷举法求佳解：饭a究.配已知初始水蝴位悲Z注A,i折和嗓Z旺B,i智，根钓据汪B反电站的可能最誉大和最小出力议求出相应披的续A救电站最小和最桶大出力，再求垮出钢A才电站的最小和圣最大发电流量狭。在此范围内味进行离散化，胖给出一系统医的斯Q坛A,i陡值悦.匪将此作为一系叼列的初始可行嘴解。阳b瑞.戏取一初始可行蛛解，用厂内经膊济运行的数学歪模型和算法求嚷出最优（最大催）逼的叶A抓电站出力。由豪于梯级需发功歪率是给定的，尽便可以求馆出猴B膛电站的出力，烘再根据厂内经枕济运行的