基于蓄能控制的梯級優化調度圖繪制方法及調度方法與流程

本發明涉及水利電力行業梯級水電站優化調度領域，具體涉及一種基于蓄能控制的梯級水電站優化調度圖繪制方法和一種梯級水庫調度方法。
背景技術：
：水庫調度圖是表示水庫調度中決策變量(水位、出力、下泄流量、供水量等)與狀態變量(水位、蓄能等)之間的關系圖，它是根據電站歷史水文資料和水庫綜合利用任務而繪制的一組具有控制意義的狀態變量變化過程線。水庫調度圖中包含具有控制意義的狀態變量變化過程線以及由這些過程線劃分的若干區域，并規定了水庫處于不同狀態變量時的調度規則。有了調度圖，就可根據水庫在某一時刻狀態變量數值大小及其在調度圖中的工作區域，確定水庫運行調度方式。目前，有關單一水庫調度圖的制定及其應用研究資料較多、方法成熟，并且在水庫調度中發揮著巨大的作用，而關于梯級水庫特別是高維梯級水庫群(有較大調節性能，水庫數目大于2)調度圖的制定及其應用研究甚少。隨著河流的梯級開發，由多個調節性能較好的水庫組成、實行統一管理、統一調度的水庫群越來越多。因此，非常有必要開展梯級水庫群調度圖的制定以及應用研究，為梯級水庫群的運行調度提供科學的依據。現有梯級水庫群優化調度圖研究內容主要有：內容1：基于梯級水庫群聯合調度思想，考慮梯級水庫間水力電力聯系，根據長系列或典型年歷史資料，選取較為高效的方法建模求解，得出梯級各水庫調度圖；內容2：選取梯級蓄能為衡量梯級水庫群的總指標，根據長系列或典型年歷史資料，構建梯級優化模型并求解，繪制基于梯級蓄能和梯級總出力函數關系的梯級水庫群優化調度圖。現行研究內容存在的問題：內容1中盡管體現了梯級聯合調度的思想，但最終成果仍然為單庫調度圖，無法直觀展示衡量梯級水庫群的指標；內容2中的梯級調度圖給出了梯級蓄能和梯級總出力的指導關系，但不能反應當前梯級蓄能情況下的梯級應發電量，無法為梯級電站的中長期發電運行方式給予參考。技術實現要素：本發明為了解決現有的對于梯級水庫調度圖不能以梯級蓄能和發電量對應關系直觀指導梯級水電站調度運行的問題，提供了一種基于蓄能控制的梯級優化調度圖繪制方法，所述梯級優化調度圖中，以蓄能為縱坐標，以自然月為橫坐標形成梯級蓄能-電量調度圖，所述繪制方法包括如下步驟：步驟1：確定梯級電站發電運行規則；步驟2：考慮電站特性和電網調度實際影響因素，從棄水風險、調峰風險、電量風險角度進行分析，確定年內關鍵時間節點(如年初、汛初、汛枯交替期末等)的梯級蓄能合理范圍及對應的梯級電站水位組合；步驟3：根據梯級蓄能合理范圍，以長系列或典型年梯級天然徑流資料為依據，首次計算令t＝1，計算第t月梯級天然來水發電能力；步驟4：根據步驟1中的梯級電站發電運行規則、步驟2中的關鍵時間節點的梯級蓄能合理范圍、步驟3中的梯級第t月天然來水發電能力，求出長系列或典型年第t月末的梯級蓄能值；步驟5：令t＝t+1，若t≤12轉向步驟3，若t＞12，轉向步驟6；步驟6：連接長系列或典型年梯級蓄能計算結果值形成年內梯級蓄能過程線，將其上包線作為梯級正常蓄能區上調度線，下包線作為梯級正常蓄能區下調度線，其中汛期遵循在確保防洪安全前提下減小棄水風險的原則，該時期正常蓄能區需特殊處理，即正常蓄能區下調度線值均取為汛初梯級蓄能合理范圍下限值，上下調度線之間的部分為正常蓄能區，正常蓄能區以上區域為降低蓄能區，以下區域為增大蓄能區；根據步驟1中的梯級發電運行規則，將正常蓄能區按照時間劃分為不同區域，其中年初梯級蓄能向汛初目標蓄能均衡消落的時期為均衡消落區，汛期梯級蓄能被動上漲的時期為被動上漲區，汛期末梯級蓄能根據來水向年末目標蓄能調整的時期為主動調整區；在所述梯級蓄能-電量調度圖中標注出均衡消落區、被動上漲區、主動調整區、正常蓄能區、降低蓄能區、增大蓄能區，最終形成梯級蓄能-電量優化調度圖。進一步地，所述步驟1具體包括：一般而言，流域梯級電站考慮聯合調度方式，年初梯級蓄能向汛初目標蓄能均衡消落，龍頭電站向下游放水調節補償；汛期在確保防洪安全前提下減小棄水風險，龍頭電站停機蓄水，下游其余電站按梯級天然來水多發滿法，梯級蓄能被動上漲；汛期末至年末，龍頭電站向下游放水調節補償，梯級電站根據來水將蓄能調整至年末目標蓄能。進一步地，所述步驟2中基于棄水風險控制梯級電站節點蓄能范圍的步驟包括：采用電站長系列或典型年徑流資料，綜合考慮電站特性、電網調度因素，確定汛初不同梯級蓄能下電站的棄水風險，并結合保障安全情況下滿發多發、減少棄水的原則，給出汛初梯級蓄能合理范圍；進一步地，所述步驟2中基于調峰風險控制梯級電站節點蓄能范圍的步驟包括：年初至汛初水電站水位隨月份逐步消落，并在汛初至少消落到汛限水位；在年初，綜合考慮負荷需求、電源構成、水電發電能力多個因素，確定年初不同梯級蓄能下枯期的調峰風險，并結合電網的調峰控制要求給出年初梯級蓄能合理范圍；進一步地，所述步驟2中基于電量風險控制梯級電站節點蓄能范圍的步驟包括：根據預測來水情況編制水電站年發電計劃，確定年度電量目標；在年初，綜合考慮天然來水、電站特性、與其他電源配合等因素，確定年初不同梯級蓄能下的電量風險，并結合梯級電站電量考核目標確定年初梯級蓄能合理范圍。進一步地，所述步驟3中具體包括：s31、由梯級各電站特性、第(t-1)月末梯級電站水位組合(若t＝1，則由1月初梯級電站水位組合)，推算第t月平均耗水率；s32、根據長系列或典型年梯級天然徑流資料，計算第t月梯級天然來水發電能力，計算公式為式中，e天然t為第t月梯級天然來水發電能力；e天然i,t為第t月電站i的天然來水發電能力；n為梯級電站總數；qi,t為第t月電站i的壩址天然來水流量；ri,t為第t月電站i的平均耗水率；ts為時間，單位s。進一步地，所述步驟4具體包括：根據步驟1中的梯級發電運行規則、步驟2中的關鍵時間節點的梯級蓄能合理范圍、步驟3中的長系列或典型年梯級第t月天然來水發電能力，遵循能量守恒，計算第t月末梯級蓄能和第t月梯級發電量，同時推算第t月末梯級電站水位組合和第t月梯級最大發電能力，其中第t月梯級最大發電能力作為第t月梯級發電量的約束上限，具體計算及繪制方法如下：s41、若第t月處于年初至汛初(均衡消落區)：該時期梯級蓄能變化遵循均衡消落原則，即每日發電量應相等。根據年初梯級蓄能x0和汛初梯級蓄能xt1，該時期梯級第t月發電量e發t、第t月末梯級蓄能xt計算公式如下，xt＝xt-1+e天然t-e發t式中，d1～t1為年初至汛初的總天數；emax,t為第t月梯級電站最大發電能力；{}min為取二者中的較小者。s42、若第t月處于汛期(被動上漲區)：該時期汛初梯級蓄能xt1已由s41算得，龍頭電站停機蓄水，下游梯級電站按全梯級天然來水發電。梯級第t月發電量e發t為該月全梯級天然來水發電能力和下游梯級電站最大發電能力的較小者，第t月末梯級蓄能xt可由汛初梯級蓄能逐月計算，計算公式如下，e發t＝{e天然t,e扣龍max,t}minxt＝xt-1+e天然t-e發t式中，e扣龍max,t為第t月扣除龍頭電站外下游梯級電站的最大發電能力。s43、若第t月為汛期末至年末(主動調整區)：該時期年末梯級蓄能已知為xt，即xt＝x0，汛期末梯級蓄能xt2已由s42算得；汛期末至汛枯交替期末，梯級電站按天然來水發電；汛枯交替期末至年末，梯級蓄能均衡調整至年末目標蓄能xt，逐月梯級蓄能變化量一致；令汛枯交替期末至年末的月數為t3，如汛枯交替期末為9月末，則t3＝3，計算公式如下，汛期末至汛枯交替期末：e發t＝{e天然t,emax,t}minxt＝xt-1+e天然t-e發t汛枯交替期末至年末：e發t＝{xt-1-xt+e天然t，emax,t}min進一步地，所述步驟6具體包括：連接步驟1-步驟5求出的長系列或典型年梯級蓄能計算結果值，形成年內梯級蓄能過程線，將其上包線作為梯級正常蓄能區上調度線，下包線作為梯級正常蓄能區下調度線，其中汛期遵循在確保防洪安全前提下減小棄水風險的原則，該時期正常蓄能區需特殊處理，即正常蓄能區下調度線值均取為汛初梯級蓄能合理范圍下限值，正常蓄能區以上標注為降低蓄能區，以下標注為增大蓄能區，將正常蓄能區按年初至汛初、汛期、汛期末至年末分別標注為均衡消落區、被動上漲區、主動調整區。本發明另一方面還提供了一種運用上述任一梯級蓄能-電量優化調度圖的梯級水庫調度方法，在所述梯級蓄能-電量優化調度圖中，縱向上，調度圖被分為降低蓄能區、正常蓄能區和增大蓄能區；橫向上，正常蓄能區按照時間劃分為均衡消落區、被動上漲區、主動調整區；所述調度圖使用方法包括如下步驟：梯級蓄能位于正常蓄能區時，年初至汛初設定梯級電站蓄能朝著目標蓄能值消落，梯級水庫應發電量包括天然來水發電能力以及蓄能正常消落部分；汛期設定龍頭電站停機蓄水，下游其余電站按全梯級天然來水發電，梯級蓄能被動上漲；汛期末至年末設定梯級電站根據來水向年末目標蓄能調整水位。梯級蓄能位于降低蓄能區時，設定電站加大出力，增加發電量使蓄能回到正常蓄能區；梯級蓄能位于增大蓄能區時，設定電站降低出力，減小發電量使蓄能回到正常蓄能區。本發明的技術方案結合梯級電站發電運行規則，合理反映梯級電站蓄能和梯級電站總發電量關系，充分指導梯級電站發電運行方式。附圖說明通過參考附圖會更加清楚的理解本發明的特征和優點，附圖是示意性的而不應理解為對本發明進行任何限制，在附圖中：圖1為本發明一些實施例中的基于蓄能控制的梯級優化調度圖繪制方法的流程示意圖；圖2為本發明一些實施例中的烏江梯級蓄能-電量優化調度圖。具體實施方式為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特征和優點，下面結合附圖和具體實施方式對本發明進行進一步的詳細描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是，本發明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發明的保護范圍并不受下面公開的具體實施例的限制。實施例一本發明實施例提供了一種基于蓄能控制的梯級優化調度圖繪制方法，所述梯級優化調度圖中，以蓄能為縱坐標，以自然月為橫坐標形成梯級蓄能-電量調度圖，如圖1所示，所述繪制方法包括如下步驟：s110：確定梯級電站發電運行規則。流域梯級電站考慮聯合調度方式，年初梯級蓄能向汛初目標蓄能均衡消落，龍頭電站向下游放水調節補償；汛期在確保防洪安全前提下減小棄水風險，龍頭電站停機蓄水，下游其余電站按梯級天然來水多發滿法，梯級蓄能被動上漲；汛期末至年末，龍頭電站向下游放水調節補償，梯級電站根據來水將蓄能調整至年末目標蓄能。s120：考慮電站特性和電網調度實際影響因素，從棄水風險、調峰風險、電量風險角度進行分析，確定年內關鍵時間節點的梯級蓄能合理范圍及對應的梯級電站水位組合。基于棄水風險控制梯級電站蓄能范圍、基于調峰風險控制梯級電站蓄能范圍、基于電量風險控制梯級電站蓄能范圍；所述基于棄水風險控制梯級電站蓄能范圍的步驟包括：采用電站長系列或典型年徑流資料，綜合考慮電站特性、電網調度因素，確定汛初不同梯級蓄能下的棄水風險，并結合保障安全情況下滿發多發、減少棄水的原則，給出汛初梯級蓄能合理范圍；所述基于調峰風險控制梯級電站蓄能范圍的步驟包括：年初至汛初水電站水位隨月份逐步消落，并在汛初至少消落到汛限水位；在年初，綜合考慮負荷需求、電源構成、水電發電能力多個因素，確定年初不同梯級蓄能下枯期的調峰風險，并結合電網的調峰控制要求給出年初梯級蓄能合理范圍；所述基于電量風險控制梯級電站蓄能范圍的步驟包括：根據預測來水情況編制水電站年發電計劃，確定年度電量目標；在年初，綜合考慮天然來水、電站特性、與其他電源配合等因素，確定年初不同梯級蓄能下的電量風險，并結合梯級電站電量考核目標確定年初梯級蓄能合理范圍。s130：第t月梯級天然來水發電能力計算。根據梯級蓄能合理范圍，以長系列或典型年梯級天然徑流資料為依據，首次計算令t＝1，計算第t月梯級天然來水發電能力，包括：①由梯級各電站特性、第(t-1)月末梯級電站水位組合(若t＝1，則由1月初梯級電站水位組合)，推算第t月平均耗水率；②根據長系列或典型年梯級天然徑流資料，計算第t月梯級天然來水發電能力，計算公式為式中，e天然t為第t月梯級天然來水發電能力；e天然i,t為第t月電站i的天然來水發電能力；n為梯級電站總數；qi,t為第t月電站i的壩址天然來水流量；ri,t為第t月電站i的平均耗水率；ts為時間，單位s。s140：第t月末梯級蓄能和第t月梯級發電量計算。根據s110中的梯級電站發電運行規則、s120中的關鍵時間節點的梯級蓄能合理范圍、s130中的梯級第t月天然來水發電能力，遵循能量守恒，計算第t月末梯級蓄能和第t月梯級發電量，同時推算第t月末梯級電站水位組合和第t月梯級最大發電能力，其中第t月梯級最大發電能力作為第t月梯級發電量的約束上限，具體計算方法如下：①若第t月處于年初至汛初(均衡消落區)：該時期梯級蓄能變化遵循均衡消落原則，即每日發電量應相等。根據年初梯級蓄能x0和汛初梯級蓄能xt1，該時期梯級第t月發電量e發t、第t月末梯級蓄能xt計算公式如下，xt＝xt-1+e天然t-e發t式中，d1～t1為年初至汛初的總天數；emax,t為第t月梯級電站最大發電能力；{}min為取二者中的較小者。②若第t月處于汛期(被動上漲區)：該時期汛初梯級蓄能xt1已由①算得，龍頭電站停機蓄水，下游梯級電站按全梯級天然來水發電。梯級第t月發電量e發t為該月全梯級天然來水發電能力和下游梯級電站最大發電能力的較小者，第t月末梯級蓄能xt可由汛初梯級蓄能逐月計算，計算公式如下，e發t＝{e天然t,e扣龍max,t}minxt＝xt-1+e天然t-e發t式中，e扣龍max,t為第t月扣除龍頭電站外下游梯級電站的最大發電能力。③若第t月為汛期末至年末(主動調整區)：該時期年末梯級蓄能已知為xt，即xt＝x0，汛期末梯級蓄能xt2已由②算得；汛期末至汛枯交替期末，梯級電站按天然來水發電；汛枯交替期末至年末，梯級蓄能均衡調整至年末目標蓄能xt，逐月梯級蓄能變化量一致；令汛枯交替期末至年末的月數為t3，如汛枯交替期末為9月末，則t3＝3，計算公式如下，汛期末至汛枯交替期末：e發t＝{e天然t,emax,t}minxt＝xt-1+e天然t-e發t汛枯交替期末至年末：e發t＝{xt-1-xt+e天然t，emax,t}mins150、令t＝t+1，若t≤12轉向步驟3，若t＞12，轉向步驟6；s160、連接長系列或典型年梯級蓄能計算結果值形成年內梯級蓄能過程線，將其上包線作為梯級正常蓄能區上調度線，下包線作為梯級正常蓄能區下調度線，其中汛期遵循在確保防洪安全前提下減小棄水風險的原則，該時期正常蓄能區需特殊處理，即正常蓄能區下調度線值均取為汛初梯級蓄能合理范圍下限值，上下調度線之間的部分為正常蓄能區，正常蓄能區以上區域為降低蓄能區，以下區域為增大蓄能區；根據s110中的梯級發電運行規則，將正常蓄能區按照時間劃分為不同區域，其中年初梯級蓄能向汛初目標蓄能均衡消落的時期為均衡消落區，汛期梯級蓄能被動上漲的時期為被動上漲區，汛期末梯級蓄能根據來水向年末目標蓄能調整的時期為主動調整區；在所述梯級蓄能-電量調度圖中標注出均衡消落區、被動上漲區、主動調整區、正常蓄能區、降低蓄能區、增大蓄能區，最終形成梯級蓄能-電量優化調度圖。本發明的基于蓄能控制的梯級優化調度圖繪制方法能夠合理反映梯級電站蓄能和梯級電站總發電量關系，充分指導梯級電站發電運行方式。本發明實施例還提供了一種利用上述梯級蓄能-電量優化調度圖的梯級水庫調度方法，在所述梯級蓄能-電量優化調度圖中，縱向上，調度圖被分為降低蓄能區、正常蓄能區和增大蓄能區；橫向上，正常蓄能區按照時間劃分為均衡消落區、被動上漲區、主動調整區；所述調度圖使用方法包括如下步驟：梯級蓄能位于正常蓄能區時，年初梯級電站蓄能朝著汛初目標蓄能均衡消落，梯級水庫應發電量包括天然來水發電能力以及蓄能正常消落部分；汛期龍頭電站停機蓄水，下游其余電站按梯級天然來水發電，梯級蓄能被動上漲；汛期末至年末設定梯級電站根據來水向年末目標蓄能調整水位。梯級蓄能位于降低蓄能區時，設定電站加大出力，增加發電量使蓄能回到正常蓄能區；梯級蓄能位于增大蓄能區時，設定電站降低出力，減小發電量使蓄能回到正常蓄能區。實施例二本發明實施例還提供了一種基于蓄能控制的梯級優化調度圖繪制方法，具體步驟包括如下步驟：一、梯級電站發電運行規則確定一般而言，流域梯級電站考慮聯合調度方式，以梯級效益最大化為目標，年初至汛初需要滿足引水、灌溉等綜合利用要求，龍頭電站向下游放水進行調節補償，調節性能較差電站應保證足夠高的水位運行，梯級蓄能向汛初目標蓄能均衡消落；汛初梯級電站蓄能消落至年內相對較低水平，在確保防洪安全前提下盡量減小棄水風險，此時龍頭電站停機蓄水，下游梯級電站按天然來水多發滿發，調節性能較好的電站應充分利用自身調節庫容在汛期后期攔蓄洪水，保證枯期足夠的補償能力；汛期末至年末，龍頭電站向下游放水調節補償，下游梯級電站保持較高水位運行，梯級電站根據來水將蓄能調整至年末目標蓄能。二、關鍵節點的梯級蓄能合理范圍及對應的梯級電站水位組合確定綜合考慮電站特性和電網調度實際等影響因素，從棄水風險、調峰風險、電量風險等角度進行深入分析，確定年內關鍵時間節點(如年初、汛初、汛枯交替期末等)的梯級電站合理蓄能范圍及對應的梯級電站水位組合，保證處于該范圍內的梯級電站蓄能能夠保證充分電網安全穩定運行和滿足發電企業考核評價要求。s21.基于棄水風險控制的梯級電站節點蓄能范圍控制汛期水電站天然來水集中，為充分利用水資源，電網通常優先安排水電站發電，在水電較多的區域，部分電站甚至承擔基荷，因此，水電站的應在保障安全的前提下多發滿發、減少棄水。由于汛期梯級蓄能控制將直接對汛期的棄水概率產生影響，采用電站長系列或典型年徑流資料，綜合考慮電站特性、電網調度等多種因素，研究汛初不同梯級蓄能下電站的棄水風險，給出汛初梯級蓄能合理范圍，以指導電站合理控制水位，在保證電站安全運行的前提下，實現汛期發電效益的最大化。s22.基于調峰風險控制的梯級電站節點蓄能范圍控制年初至汛初水電站在電力系統中的主要作用是提供調峰負荷，保障電網的安全穩定運行，此階段水電站水位應逐步消落，為電網提供必要的調峰電量，同時需在汛初至少消落到汛限水位以迎接汛期洪水，保障電站防洪安全。由于該時期來水相對較少，年初水位高低將直接影響該時期電站的調峰電量水平，綜合考慮負荷需求、電源構成、水電發電能力等多個因素，研究年初不同梯級蓄能下的調峰風險，并結合電網的調峰控制要求給出年初梯級蓄能合理范圍，以指導電站在該時期合理消落，既保障自身發電效益，又能保障電網的安全穩定運行。s23.基于電量風險控制的梯級電站節點蓄能范圍控制從全年調度運行的角度來看，水電站必須根據預測來水情況編制年發電計劃，確定年度電量目標。此目標一方面影響電站的效益，另一方面也影響著整個電網中電量供給與需求的平衡。由于來水的不確定性，以及實際運行中各種調度相關因素的未知性，電站存在電量目標無法完成的風險。除天然來水外，年初電站蓄能對來年發電量的影響突出，綜合考慮天然來水、電站特性等因素，研究年初不同梯級蓄能下的電量風險，并結合梯級電站電量考核目標給出年初梯級蓄能合理范圍，以指導電站合理編制電量計劃，應對天然來水的不確定性影響。三、天然來水發電能力計算根據梯級蓄能合理范圍，以長系列或典型年梯級天然徑流資料為依據，首次計算令t＝1，計算第t月梯級天然來水發電能力，包括：s31、由梯級各電站特性、第(t-1)月末梯級電站水位組合(若t＝1，則由1月初梯級電站水位組合)，推算第t月平均耗水率；s32、根據長系列或典型年梯級天然徑流資料，計算第t月梯級天然來水發電能力，計算公式為式中，e天然t為第t月梯級天然來水發電能力；e天然i,t為第t月電站i的天然來水發電能力；n為梯級電站總數；qi,t為第t月電站i的壩址天然來水流量；ri,t為第t月電站i的平均耗水率；ts為時間，單位s。四、梯級蓄能值計算根據一中的梯級電站發電運行規則、二中的關鍵時間節點的梯級蓄能合理范圍、三中的梯級第t月天然來水發電能力，遵循能量守恒，計算第t月末梯級蓄能和第t月梯級發電量，同時推算第t月末梯級電站水位組合和第t月梯級最大發電能力，其中第t月梯級最大發電能力作為第t月梯級發電量的約束上限，具體包括：s41、若第t月處于年初至汛初(均衡消落區)：該時期梯級蓄能變化遵循均衡消落原則，即每日發電量應相等。根據年初梯級蓄能x0和汛初梯級蓄能xt1，該時期梯級第t月發電量e發t、第t月末梯級蓄能xt計算公式如下，xt＝xt-1+e天然t-e發t式中，d1～t1為年初至汛初的總天數；emax,t為第t月梯級電站最大發電能力；{}min為取二者中的較小者。s42、若第t月處于汛期(被動上漲區)：該時期汛初梯級蓄能xt1已由s41算得，梯級電站運行方式為龍頭電站停機蓄水，下游梯級電站按全梯級天然來水發電。梯級第t月發電量e發t為該月全梯級天然來水發電能力和下游梯級電站最大發電能力的較小者，第t月末梯級蓄能xt可由汛初梯級蓄能逐月計算，計算公式如下，e發t＝{e天然t,e扣龍max,t}minxt＝xt-1+e天然t-e發t式中，e扣龍max,t為第t月扣除龍頭電站外下游梯級電站的最大發電能力。s43、若第t月為汛期末至年末(主動調整區)：該時期年末梯級蓄能已知為xt，即xt＝x0，汛期末梯級蓄能xt2已由s42算得；汛期末至汛枯交替期末，梯級電站按天然來水發電；汛枯交替期末至年末，梯級蓄能均衡調整至年末目標蓄能xt，逐月梯級蓄能變化量一致；令汛枯交替期末至年末的月數為t3，如汛枯交替期末為9月末，則t3＝3，計算公式如下，汛期末至汛枯交替期末：e發t＝{e天然t,emax,t}minxt＝xt-1+e天然t-e發t汛枯交替期末至年末：e發t＝{xt-1-xt+e天然t，emax,t}min五、梯級蓄能-電量調度圖繪制全部長系列或典型年梯級蓄能值計算完畢后，連接計算結果值形成年內梯級蓄能過程線，將其上包線作為梯級正常蓄能區上調度線，下包線作為梯級正常蓄能區下調度線，其中汛期遵循在確保防洪安全前提下減小棄水風險的原則，該時期正常蓄能區需特殊處理，即正常蓄能區下調度線值均取為汛初梯級蓄能合理范圍下限值，上下調度線之間的部分為正常蓄能區，正常蓄能區以上區域為降低蓄能區，以下區域為增大蓄能區；根據一中的梯級發電運行規則，將正常蓄能區按照時間劃分為不同區域，其中年初梯級蓄能向汛初目標蓄能均衡消落的時期為均衡消落區，汛期梯級蓄能被動上漲的時期為被動上漲區，汛期末梯級蓄能根據來水向年末目標蓄能調整的時期為主動調整區；在所述梯級蓄能-電量調度圖中標注出均衡消落區、被動上漲區、主動調整區、正常蓄能區、降低蓄能區、增大蓄能區，最終形成梯級蓄能-電量優化調度圖。六、梯級蓄能-電量調度圖使用規則(梯級水庫調度方法)從梯級蓄能-電量優化調度圖中可以看出，從縱向角度看，調度圖被分為降低蓄能區、正常蓄能區和增大蓄能區；從橫向角度看，正常蓄能區按照時間劃分為均衡消落區、被動上漲區、主動調整區。1)正常蓄能區：a.年初至汛初(均衡消落區)：該時期梯級蓄能朝著汛初目標蓄能值均衡消落，梯級水庫應發電量包括天然來水發電能力以及蓄能正常消落部分。b.汛期(被動上漲區)：該時期龍頭電站停機蓄水，下游梯級電站按照梯級天然來水發電，梯級蓄能被動上漲。c.汛期末至年末(主動調整區)：該時期龍頭水庫向下游進行調節補償，下游各庫逐步抬升庫水位，梯級電站根據來水向年末目標蓄能調整水位。2)降低蓄能區若蓄能在此區間內，應適當加大出力，增加發電量使蓄能回到正常蓄能區。3)增大蓄能區若蓄能在此區間內，應適當降低出力，減小發電量使蓄能回到正常蓄能區。本發明的實施例結合梯級電站發電運行規則，合理反映梯級電站蓄能和梯級電站總發電量關系，充分指導梯級電站發電運行方式。實施例三本實施例的基于蓄能控制的梯級優化調度圖繪制方法，以烏江梯級電站(包括洪家渡、東風、索風營、烏江渡、大花水、格里橋、構皮灘、思林、沙沱九座電站)為研究對象，包括如下步驟：一、烏江梯級電站發電運行規則確定年初至汛初(1月初-4月末)發電運行規則：遵從梯級蓄能均衡消落原則，梯級蓄能向汛初目標蓄能均衡消落；龍頭電站洪家渡向下游放水調節補償，以抬高下游梯級電站水位。汛期(5月初-8月末)發電運行規則：龍頭電站洪家渡停機蓄水，下游梯級發電量為梯級天然來水發電能力與除洪家渡以外的下游梯級電站最大發電能力二者較小值，梯級蓄能被動上漲。汛期末至年末(9月初-12月末)發電運行規則：龍頭電站洪家渡向下游放水調節補償，下游各庫水位抬升，梯級電站根據來水向年末目標蓄能調整水位，其中汛期末至汛枯交替期末(9月初至9月末)梯級電站按天然來水發電，汛枯交替期末至年末(9月末至12月末)梯級蓄能均衡調整至目標蓄能。二、關鍵節點的烏江梯級蓄能合理范圍確定汛初(4月末)烏江梯級蓄能合理范圍確定為19～30億kwh，主要出于以下幾點考慮：1)從棄水風險角度考慮，烏江梯級汛初蓄能不宜高于30億kwh，否則汛期棄水風險較大；2)從洪家渡后期蓄水角度考慮，烏江梯級汛初蓄能不宜高于30億kwh，否則洪家渡棄水風險較大。3)從機組經濟性角度和調度實際角度考慮，烏江梯級汛初蓄能不宜低于19億kwh，否則機組經濟性水平不高。年初(1月初)烏江梯級蓄能合理范圍確定為50～70億kwh，主要出于以下幾點考慮：1)從調峰風險角度考慮，烏江梯級年初蓄能不宜低于50億kwh，否則對電網安全穩定運行會造成影響；2)從水火電協調角度考慮，烏江梯級年初蓄能不宜高于70億kwh，否則會在枯期擠占火電發電空間。三、天然來水發電能力計算以長系列或典型年梯級天然徑流資料為依據，由梯級各電站特性、第(t-1)月末梯級電站水位組合，推算第t月平均耗水率，進而由下式計算第t月梯級天然來水發電能力。當t＝1時，1月耗水率由1月初梯級電站水位組合推算出，并代入下式計算1月梯級天然來水發電能力。式中，e天然t為第t月梯級天然來水發電能力；e天然i,t為第t月電站i的天然來水發電能力；n為梯級電站總數；qi,t為第t月電站i的壩址天然來水流量；ri,t為第t月電站i的平均耗水率；ts為時間，單位s。四、梯級蓄能值計算根據一中的梯級電站發電運行規則、二中的關鍵時間節點的梯級蓄能合理范圍、三中的梯級第t月天然來水發電能力，遵循能量守恒，計算第t月末梯級蓄能和第t月梯級發電量，同時推算第t月末梯級電站水位組合和第t月梯級最大發電能力，其中第t月梯級最大發電能力作為第t月梯級發電量的約束上限，具體包括：s41、若第t月處于年初至汛初(均衡消落區)：該時期梯級蓄能變化遵循均衡消落原則，即每日發電量應相等。根據年初梯級蓄能x0和汛初梯級蓄能xt1，該時期梯級第t月發電量e發t、第t月末梯級蓄能xt計算公式如下，xt＝xt-1+e天然t-e發t式中，d1～t1為年初至汛初的總天數；emax,t為第t月梯級電站最大發電能力；{}min為取二者中的較小者。s42、若第t月處于汛期(被動上漲區)：該時期汛初梯級蓄能xt1已由s41算得，龍頭電站停機蓄水，下游梯級電站按全梯級天然來水發電。梯級第t月發電量e發t為該月全梯級天然來水發電能力和下游梯級電站最大發電能力的較小者，第t月末梯級蓄能xt可由汛初梯級蓄能逐月計算，計算公式如下，e發t＝{e天然t,e扣龍max,t}minxt＝xt-1+e天然t-e發t式中，e扣龍max,t為第t月扣除龍頭電站外下游梯級電站的最大發電能力。s43、該時期年末梯級蓄能已知為xt，即xt＝x0，汛期末梯級蓄能xt2已由s72算得；汛期末至汛枯交替期末，梯級電站按天然來水發電；汛枯交替期末至年末，梯級蓄能均衡調整至年末目標蓄能xt，逐月梯級蓄能變化量一致；令汛枯交替期末至年末的月數為t3，計算公式如下，汛期末至汛枯交替期末：e發t＝{e天然t,emax,t}minxt＝xt-1+e天然t-e發t汛枯交替期末至年末：e發t＝{xt-1-xt+e天然t，emax,t}min第t月梯級蓄能值計算完畢后，令t＝t+1，返回三，循環計算第(t+1)月梯級天然來水發電能力和第(t+1)月末梯級蓄能值，直至12月末計算結束。以多年平均梯級天然來水為例，烏江梯級電站壩址逐月多年平均天然來水量、梯級蓄能合理范圍上限對應的多年平均天然來水發電能力、梯級蓄能合理范圍下限對應的多年平均天然來水發電能力分別如表1、表2、表3所示：表1烏江梯級電站壩址逐月多年平均天然來水量電站1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月洪1.261.141.292.245.058.958.715.874.273.622.341.51東2.842.562.905.0411.3420.1219.5713.209.618.145.253.40索3.343.013.415.9313.3423.6623.0215.5311.309.576.183.99烏4.093.694.187.2616.3428.9828.2019.0213.8411.727.574.89構6.165.566.3010.9424.6343.6842.5028.6620.8717.6711.417.37思7.166.467.3212.7128.6150.7449.3733.3024.2420.5213.258.57沙8.137.348.3114.4432.5057.6356.0837.8227.5323.3115.059.73大0.650.590.671.162.614.624.503.032.211.871.210.78格0.710.640.721.262.835.024.893.302.402.031.310.85表2梯級蓄能合理范圍上限對應的多年平均梯級天然來水發電能力電站1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月洪0.420.370.370.470.000.000.000.001.661.240.730.49東0.840.710.710.951.393.373.852.663.732.911.631.03索0.570.500.500.731.302.973.122.112.541.961.100.70烏1.130.971.001.472.725.896.284.234.733.742.231.41構2.852.502.684.348.9216.9917.1411.2710.648.875.633.55思1.241.101.222.074.137.367.164.694.273.672.411.53沙1.461.301.452.474.898.508.195.414.784.182.801.78大0.240.210.230.420.981.531.440.910.620.550.420.29格0.180.160.180.340.791.221.130.700.470.410.310.21梯級8.937.828.3513.2625.1247.8348.3231.9833.4527.5217.2510.98表3梯級蓄能合理范圍下限對應的多年平均梯級天然來水發電能力電站1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月洪0.370.340.350.460.000.000.000.001.521.110.640.43東0.820.700.700.931.363.303.782.613.662.861.591.01索0.570.500.500.731.302.973.122.112.541.961.100.70烏1.090.940.971.422.625.696.074.094.583.622.161.37構2.822.432.554.058.1915.7916.1110.7210.258.655.563.50思1.211.081.202.044.097.267.054.614.183.582.351.49沙1.431.261.402.374.688.177.905.244.654.072.741.75大0.240.210.230.410.941.481.400.890.610.540.420.29格0.180.160.180.340.791.221.130.700.470.410.310.21梯級8.737.618.0712.7523.9845.8746.5630.9632.4626.8116.8710.74五、梯級蓄能-電量調度圖繪制連接以上步驟求出的長系列或典型年梯級蓄能計算結果值，形成年內梯級蓄能過程線，將其上包線作為梯級正常蓄能區上調度線，下包線作為梯級正常蓄能區下調度線，其中汛期遵循在確保防洪安全前提下減小棄水風險的原則，該時期正常蓄能區需特殊處理，即正常蓄能區下調度線值均取為汛初梯級蓄能合理范圍下限值。烏江梯級正常蓄能區上下調度線如表4所示：表4烏江梯級正常蓄能區上下調度線月份1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月調度圖上線(億kwh)605040313751698383787470調度圖下線(億kwh)423527191919197070635750將梯級正常蓄能區按照時間劃分為不同區域，其中年初梯級蓄能向汛初目標蓄能均衡消落的時期為均衡消落區，汛期梯級蓄能被動上漲的時期為被動上漲區，汛期末至年末梯級電站根據來水向目標蓄能調整的時期為主動調整區；梯級正常蓄能區以上區域為降低蓄能區，以下區域為增大蓄能區。將上述調度線、特征區域標識在調度圖中，如圖2所示，形成烏江梯級蓄能-電量優化調度圖。六、梯級蓄能-電量調度圖使用規則(梯級水庫調度方法)從蓄能-電量優化調度圖中可以看出，從縱向角度看，調度圖被分為降低蓄能區、正常蓄能區和增大蓄能區；從橫向角度看，正常蓄能區按照時間分區：年初至汛初(1月初-4月末)為均衡消落區，汛期(5月初-8月末)為被動上漲區，汛期末至年末(9月初-12月末)為主動調整區。a.年初至汛初1月初-4月末(均衡消落區)：該時期內蓄能應朝著汛初目標蓄能值(19～31億kwh)消落，梯級水庫應發電量包括天然來水發電能力以及蓄能正常消落部分。b.汛期5月初-8月末(被動上漲區)：該時期內洪家渡電站停機蓄水，下游梯級電站按照梯級天然來水發電，梯級蓄能被動上漲。下游梯級電站應發電量為梯級天然來水發電能力與除洪家渡外的下游梯級電站最大發電能力二者較小值。c.汛期末至年末9月初-12月末(主動調整區)：該時期內洪家渡向下游進行調節補償，下游各庫逐步抬升庫水位，梯級各電站根據來水朝著年末目標蓄能(50～70億kwh)調整水位。2)降低蓄能區若蓄能在此區間內，應適當加大出力，增加發電量使蓄能回到正常蓄能區。3)增大蓄能區若蓄能在此區間內，應適當降低出力，減小發電量使蓄能回到正常蓄能區。在本發明中，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。術語“多個”指兩個或兩個以上，除非另有明確的限定。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。當前第1頁12