Page 36 - 2023年第54卷第2期

足生产需求；③实例分析时，不同模型算法主要以发电量、弃水量、峰谷差等指标绝对值或简单比值
进行对比分析，难以客观反映不同方法间的总体相对优劣。因此，本文期望探索出一种新的优化调度
方法和对比评分策略，以利于对有调峰需求的中小型流域梯级水电站群实现短期发电计划的高效优质
求解和全面科学评价。
为此，本文提出响应调峰需求的中小型流域梯级电站群短期调度模型，首先采用改进逐次切负荷
方法求解到初始出力过程，再利用分段弃水修正策略处理电站弃水；然后以剩余负荷最大值最小为目
标，逐电站循环执行前两步直至目标函数值变化在精度要求范围内；最后通过对标评价策略对不同方
法进行对比分析。所提方法在福建金溪流域梯级水电站群进行了验证。

２ 中小型流域梯级水电站群调峰模型

２．１ 负荷重构 梯级水电站群调峰最常用目标是电网剩余
负荷方差最小，目的是使余留给基荷电源的负荷曲线尽量
平坦 ［１８］ 。然而对于调节能力较差以及机组开停机靠人工调
整的中小型流域梯级水电站群，由于调节库容较小、跟踪
负荷能力差、大幅调峰很容易导致大量弃水和水头剧烈波
动，机组长时间在非经济区运行且频繁穿越振动区，不仅
耗水率大，也不利于机组的安全稳定运行。这类梯级水电
站群在电 网 中多 以发 电为主，可适 当响 应 电 网 调 峰 需 求，
图 １ 分段法重构负荷曲线示意
目的是保证水库水位长时间维持高效运行区的同时，还能
缓解电网的调峰压力。要满足上述要求，若以原始日负荷过程指导电站发电，势必会出现低谷时段以
最小出力运行而尖峰时段接近满发的情况，这种发电计划不利于调节能力较差的水电站运行。因此，
考虑重构一条与原始日负荷趋势基本一致，但峰谷差比原负荷小、各时段更加平稳的新负荷曲线来引
导水电站发电，更加符合这类水电站的上述特点或利益。本文采用分段法重构负荷曲线（简称：重构
负荷），其步骤为：首先将原始日负荷分割成若干高峰和低谷时段，然后取每段负荷的最小值作为该时
段的重构负荷值。如图 １中原始负荷是典型的双峰铃型曲线，全天有两个高峰时段、三个低谷时段，采
用上述分段法将其分成 ５个区段，并取其每个区段的最小值，然后连接成平直折线即为重构负荷曲线。
２．２ 目标函数 基于上述背景，常见的发电量最大模型或弃水最小模型难以考虑电网调峰需求。因
此，本文以新负荷（也称重构负荷）的剩余负荷最大值最小为目标构建中小型流域梯级水电站短期调度
模型，目的是缓解电网的调峰压力，而在处理弃水相关约束时考虑多发电，以便能综合考虑电网和流
域梯级电站多方面需求，目标函数表达式：
Ｍ
ｔ
ｔ
ｔ { ０ ≤ｔ＜Ｔ ｍ＝１ （１）
ｍｉｎ｛Ｄ ＝ ｍａｘ（Ｌ－ ∑ Ｎ ）｝
ｍ
ｔ
Ｌ＝ ｍｉｎ （Ｃ），ｋ ＝ １ ，２，…，Ｋ
Ｔ ｋ ≤ｔ＜Ｔ ｋ ＋ １
ｔ
ｔ
式中：Ｄ为重构负荷的剩余负荷最大值，ＭＷ；Ｌ为第 ｔ时段的重构负荷值，ＭＷ；Ｎ 为第 ｍ个电站在
ｍ
ｔ
ｔ时段的出力，ＭＷ；Ｃ为第 ｔ时段的原始负荷值，ＭＷ；Ｔ为调度期时段数；Ｍ 为水电站数量；Ｔ、
ｋ
Ｔ 为第 ｋ个分段负荷的起始和结束时段；Ｋ为原始负荷被分割区段数。
ｋ ＋ １
２．３ 约束条件 以电站为计算单元，将部分属于机组的约束条件（如机组水头—出力—发电流量曲线
和振动区）参照文献［ １９］的方法转换成电站约束，主要约束条件：
（１）水量平衡约束： Ｖ ＝ Ｖ ＋ （Ｉ－ Ｏ ） Δ ｔ
ｔ
ｔ ＋ １
ｔ
ｔ
{ Ｉ＝ Ｑ ｔ ｍ ＋ Ｏ ｔ － ｄｅｌａｙ ｍ － １ （２）
ｍ
ｍ
ｍ
ｔ
ｍ ，ｌｏｃａｌ
ｍ
ｍ － １
ｔ
ｔ
Ｏ ＝ Ｑ ＋ Ｓ ｔ
ｍ ｍ ｍ
— １ ６ —
０