考虑水电机组振动区的水风光协同规划模型

随着风电、光伏的大规模并网,电力系统面临灵活调节能力不足的挑战。水电运行灵活,通过与风光协同规划、互补运行,能有效平抑新能源出力波动,保障并网消纳。水风光协同规划的关键之一在于对水电灵活调节能力进行准确建模,其中振动区约束不容忽略。为此,提出了考虑水电振动区的水风光协同规划模型。该模型首先利用组合数学技术将水电机组振动区合成为电站振动区;然后,综合考虑振动区约束及梯级水力联系、水力发电方程等各项约束,实现对水电系统的准确建模;最后,耦合水电系统与新能源、联络线等相关运行约束形成水风光协同规划模型,并采用混合整数线性规划进行求解。以乌江流域某水风光互补系统为例,验证所提模型的有效性。

考虑复杂振动区特性的梯级水火电低碳机组组合模型与算法研究

该文建立了考虑电力系统低碳运行和水电复杂振动区特性的梯级水火电系统中长期机组组合模型。以传统水火电机组组合模型为基础,引入并数学证明了根轴法构建梯级水电出力的多项式函数来模拟梯级水电厂振动区特性约束的可行性和正确性,并采用最大熵原理和凝聚函数理论实现集成化表征;接着,基于对水电振动区凝聚函数值“0-1-∞-1-0”变化特性的分析和数学证明,提出一种变换求解算法,利用多组类阶跃函数去逼近高维非线性的凝聚函数约束,提高求解效率。模型求解过程中不仅兼顾了稳定运行区和振动区的信息,而且避免了“维数灾”问题。最后以改进IEEE39节点系统和某省实际电网算例对所提模型和算法予以验证。

灯泡贯流式水轮发电机组的振动与振动区的界定

水力激振力是引起灯泡贯流式水轮发电机组振动的主要原因,本文主要从水力不平衡、水轮机偏离最优工况、涡带、动静干涉、卡门涡以及狭缝射流6个方面原因对机组的振动进行分析。对机组振动区的测试和界定工作,依据主要的国标、行标,总结了测试方法和界定振动区的经验方法。

考虑振动区和水-电耦合的现货市场出清模型

梯级水电站优化调度模型具有振动区、带时滞、非线性等特点,其市场出清问题需要增加更多离散变量数;同时,电力市场中水力和电力存在复杂的耦合约束,使得计算时间显著增加,难以满足实际生产需求。首先,对电力现货市场水-电耦合产生的物理制约进行联动分析,建立了考虑水-电耦合约束的出清模型;然后,针对水-电耦合约束中振动区的大量离散变量,基于电厂的流域关系和隶属关系,将振动区相关变量和约束进行压缩;最后,基于实际电网数据开展了算例分析。结果表明,所提现货市场出清模型和变量降维方法可以有效减少含梯级水电的市场出清时间,满足电力现货市场的实际运行需求。

调度主站AGC中水电机组振动区的动态建模与跨越方法

针对区域电网自动发电控制(AGC)软件中水电机组振动区建模方式不清晰,无法满足实际振动区跨越需求的问题,提出一种全厂控制方式下基于遥测信息的调度主站端动态振动区建模方法。基于该动态振动区模型,进一步探讨了调度主站AGC系统中水电机组振动区的躲避和跨越方法。针对不同的基点功率控制模式,论述了机组出力波动进入振动区后拉回及主动跨越振动区的控制逻辑,在保证水电机组安全性的前提下,充分利用水电机组的调节优势,实现水电机组调节范围内的连续调节。实际系统的运行效果表明,该方法有效改善了水电机组自动控制的安全性能,显著提升了AGC的区域调节效果。

水电站全厂振动区及最优动力特性曲线研究

水电机组振动区的存在直接影响水电站厂内安全运行,研究考虑振动区的水电站最优动力特性曲线是实现水电站厂内经济运行的基础。首先在机组具有单振动区时利用组合数学推导出全厂振动区,分析表明水电站全厂振动区与水电站机组台数、机组振动区宽度及位置有关;然后根据全厂振动区通过引入惩罚函数求出水电站最优动力特性曲线。实例结果表明,水电站最优动力特性曲线考虑振动区时具有分段不光滑、不连续等特征,部分区域为避免机组运行在振动区发电流量有所增加。

大规模水电站群短期优化调度方法Ⅱ:高水头多振动区问题

高水头多振动区是我国干流巨型梯级水电站群面临的突出运行问题之一。由于水电站需要响应复杂的系统负荷变化,导致发电水头频繁波动且幅度较大,使得机组运行要频繁跨越多个不规则振动区,严重影响水电站群及电网的安全。针对此问题,提出了求解高水头多振动区的水电站群短期调峰优化方法。该方法以机组组合为基础,分别利用动态规划技术与组合数学理论生成各组合机组的发电特性曲线与振动区,并将振动区避开策略引入逐步优化算法来进行模型求解,较好地解决了高水头多振动区调峰问题,能够高效地得到满足工程实际运行需要的计算结果,已在红水河等流域得到实际应用。

考虑空蚀振动区的水电站厂内经济运行方法研究

机组在实际运行中处于某些出力范围时会产生振动,这给厂内经济运行方法研究增加了难度。通过引入惩罚因子,对处于空蚀振动区的流量特性曲线进行变换处理,在此基础上应用动态规划方法得到水电站厂内最佳运行方式。并以三峡左岸电站为实例,制定了考虑空蚀振动区的最佳负荷分配方案。

考虑振动区的水电机组组合优化研究

水轮机在实际运行中存在振动区,水电机组需避免在此区间运行。为此建立了考虑水轮机振动区的水电机组组合优化的发电量最大数学模型,利用分支定界法确定了机组的运行区间,并采用动态规划方法求最优解。实例应用结果表明,分支定界与动态规划相结合的方法适合于水电机组的实际运行情况,且提高了求解精度。

多振动区水电站短期调峰负荷分配方法

高水头水电站机组存在与水头相关的多个不规则振动区,当参与系统调峰时,随着水头和机组组合的变化,电站要避开动态的多个振动区运行,极大地增加了调峰计划制定的难度和复杂性。针对高水头多振动区水电站调峰负荷分配问题开展研究,提出一种实用的求解方法。首先利用数学组合和集合运算理论确定组合机组振动区,然后采用耦合启发式的约束处理策略与逐次负荷分配方法进行模型求解。南方电网实际应用的算例表明,所提方法能够有效避开振动区,并能满足电站运行其它复杂约束,是一种求解高水头多振动区水电站调峰问题的可行方法。

水电站实时经济运行振动区回避策略研究

避开机组振动区是水电站实时经济运行中所需要考虑的重要因素,针对于此,构建了具振动区回避策略的水电站实时经济运行模型,并建立了水电站机组组合优化的耗水量最小模型("以电定水"模式)和发电量最大模型("以水定电"模式),采用动态规划算法进行模型求解。以天生桥一级水电站为例,验证了上述模型和方法的实用性。

基于小波分析及振动信号灰度矩的水电机组振动区建立方法研究

通过对仿真振动信号进行连续小波变换,选择合适的小波分解尺度和小波类型,得到能够反映振动特征的小波系数图。由于系数图不能定量地反映机组振动强弱,需要人工介入辨识;于是在信号的特征提取中,引入"灰度矩",并把一阶矩作为定量指标,发现灰度矩数值能定量表征振动信号强弱。基于此理论方法,结合云南某水电厂的实际振动数据,提出一种建立水电机组振动区的新方法;并以上导水平摆度的振动数据为例确定出该机组的振动区;该方法比传统的仅仅通过振动峰峰值确定振动区方法更加准确,没有遗失振动的大量信息;而且以机组自身振动为参考标准,更有说服力。

考虑振动区的水电厂控制策略及其在风水协同运行中的应用

为保证风电水电协同运行的稳定性,对水电机组的振动问题进行研究,提出主动避振控制策略以及主动穿越控制策略。对于系统中参调水电机组功率参考值落入振动区且不必要穿越振动区的情况,主动避振控制策略能够延迟参调机组穿越振动区的时间;对于系统中参调水电机组功率参考值落入振动区且必须穿越振动区的情况,主动穿越控制策略能够主动将功率参考值上拉或下拉至振动区外,避免机组运行在振动区。对提出的控制策略进行实例分析;并对风水协同运行控制系统进行仿真分析,仿真结果验证了策略的有效性。

万家寨水电站机组振动区与运行工况浅谈

经过几年来对万家寨水电站机组运行情况的观察,同时对真机试验结果各项技术指标进行的分析,以及通过对机组在不同负荷下的耗水率和机组振动进行的研究,得出万家寨水电站机组在不同工况下的运行振动区。机组振动曲线图给运行人员提供了合理调整机组负荷的依据,从而尽可能地减小了机组运行的振动范围,确保了机组的安全运行。

由H-P曲线计算振动区的单库水电站机组组合问题研究

针对传统水电机组组合运行中容易出现振动故障的问题提出解决措施:先通过各台机组的实际水头H和一定导叶开度下有功出力P之间的变化规律,绘制出水头H和其对应的振动区边界的关系曲线,通过振动区边界曲线便可以求出每台机组自身的振动区域,然后运用动态规划法((dynamic programming method,DP)进行实际编程计算。最后通过某水电站的运行实例验证了所提方法的可行性。

动态振动区条件下机组负荷指令分配方法研究

机组穿越振动区运行是水电站自动发电控制AGC(Automatic Generation Control)所要求的一项重要功能。针对云南龙江水电站机组振动区修改为随水头变化的动态振动区的情况,设计了AGC负荷指令的分配方法及机组投入AGC情况下穿越振动区的解决方案。通过插值计算方法得到当前水头条件下各台机组的振动区范围,结合各机组AGC投入/退出(成组/单机)组合及当前水头情况下的振动区限和保留出力等测算出可调节区间,再利用修正的等容量负荷分配方法正确实现负荷指令的分配。通过对龙江电站机组的厂内方式闭环测试及调度方式闭环测试,证明了所研究的负荷指令分配方法对动态振动区的机组分配效果较好且稳定可靠。

考虑分级振动区的水电站厂内经济运行研究

水轮发电机机组振动区是影响水电站厂内安全运行与经济运行的核心所在。本次研究采用机组分级振动区思想,根据机组承担不同负荷时的振动程度,划分机组振动区为禁止运行区、不建议运行区和稳定运行区,在此基础上,建立了考虑机组分级振动区的水电站厂内经济运行模型,并采用粒子群优化算法进行求解。以藏木水电站为例,厂内经济运行结果表明:以电定水模式下,综合考虑机组分级振动区影响比仅考虑机组禁止运行区影响时,全厂耗水量增加0.69%,但机组运行更为稳定,振动程度更小。考虑机组分级振动区的厂内经济运行模型更为契合水电站经济运行以安全运行为前提的实际思想。

考虑机组穿越振动区风险的水电站AGC日前经济负荷分配策略研究

为协调水电站AGC负荷分配"安全、实时、经济"复杂关系及最大化提升水电站AGC机组联合避振能力,系统地提出一种考虑机组跨越振动区风险的水电站AGC日前经济负荷分配策略。综合考虑机组最大最小技术出力、汽蚀振动区、水头影响出力受阻等复杂约束,首先基于机组可运行区、机组可运行区间数、组合可运行区、组合可运行区间数等相关概念,提出了一种考虑负荷分布特性的机组穿越振动区风险评估方法。其次,针对水电站AGC日前负荷分配问题,结合水电站AGC机组关于穿越振动区的安全性需求,构建了基于穿越振动区风险控制的经济负荷分配模型。最后运用双层动态规划方法对模型进行求解。仿真结果表明,较传统方法而言,文中策略可有效减少机组穿越振动区次数,具备良好的机组穿越振动区风险控制能力,满足工程实际需求,具有广泛实用性。

考虑尾水位影响的水电机组三维振动区精细划分

常规的水电机组振动区划分通常依赖于稳定性试验,只能获取机组在有限水头下的稳定性表现,且其振动区划分未考虑尾水位变化带来的影响,划分结果缺乏全面性。为此,分析挖掘水电机组海量状态监测数据,提出考虑尾水位影响的三维振动区划分方法,基于机组实测状态监测数据,利用BP-Garson算法分析振动敏感性工况参数,选择尾水位作为第三维坐标,以负荷—水头—尾水位坐标进行振动区立体划分。实际应用结果表明,该方法可提高振动区划分的准确度,与常规的划分方法相比具有优越性,对尾水位变动较大电站的运行具有重要指导意义。

考虑水电机组振动区的日内电力偏差分摊方法

为实现电网调峰、调频的解耦,提出一种考虑水电机组振动区的日内电力偏差分摊方法。首先建立日内电力偏差计算模型,包括发电侧偏差模型和用电侧偏差模型。然后提出一种日内电力偏差滚动分摊算法,按电厂梯队优先级,依据各梯队电厂备用容量比例进行分摊,分摊结果根据水电机组振动区进行修正,保证水电机组日内计划避开其振动区。在考虑水电机组振动区时,提出一种全厂振动区和开机方式的计算方法,根据电厂计划滚动值预估机组落入振动区情况及可能的开机方式,针对落入振动区的电厂以就近原则调整电厂计划,使其避开振动区。最后,基于南瑞继保Sophic平台开发相关应用,并利用云南电力调度控制中心数据验证了结果的有效性。