[0001] 本发明涉及电力系统运行分析中的小水电优化调度技术领域，尤其是基于水库工程特性参数的小水电发电能力概化评估方法。

[0002] 小水电作为可再生能源的重要组成部分，研究小水电顶峰发电能力量化分析方法，提升小水电整体的灵活性，能够促进可再生能源高效消纳、缓解电力供应紧张。传统方法要求水电站具备较为准确的水位库容关系、流道水头损失特性、发电机组效率、尾水位变化特性等资料以及水情监测数据，不适用于小水电的计算。本方法基于水库工程特性参数，通过水位及出力实时监测数据量化计算小水电发电能力，克服了大量早期建设小水电水库及机组特性资料不齐备，尤其NHQ曲线和水位库容曲线资料缺失的缺点，并以满发小时数为指征量化了小水电发电能力，兼顾可操作性与生产精度要求。

[0056] 为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。

[0057] 本发明针对NHQ曲线和水位库容曲线资料缺失的小水电顶峰发电能力计算难题，提出了一种基于水库工程特性参数的小水电发电能力概化计算方法，通过工程技术参数、水位及出力实时监测数据计算小水电顶峰发电能力，有助于提升小水电整体的灵活性，兼顾可再生能源高效消纳与电力保供电需求。

[0058] 如图1所示，基于水库工程特性参数的小水电发电能力概化评估方法，能用于计算小水电电站的小水电发电能力，包括以下步骤：

[0059] 步骤S1、收集待评估电站水库工程特性参数、机组装机容量；

[0060] 步骤S2、获取待评估电站在当前时刻t的实时监测上下游水位Zt上、Zt下及发电机组有功出力Pt，计算当前时刻净水头Ht；

[0061] 步骤S3、选取相似发电机组综合出力系数经验值Kt，根据备案的水库工程特性参数概化计算当前库容Ct；

[0062] 步骤S4、根据当前库容Ct及死水位对应库容Cl，计算可调水量Cs，并基于当前时间t的库容Ct与前一时刻t‑1的库容Ct‑1，计算库容差流量QC；

[0063] 步骤S5、根据机组综合出力系数Kt及当前时刻净水头Ht、机组有功出力Pt计算电站满发流量Qn、发电流量Qt，结合库容差流量QC计算入库流量Qr；

[0064] 步骤S6、根据当前可调水量Cs、电站满发流量Qn、入库流量Qr，得到待评估电站满发小时数Tt。

[0065] 步骤S1中，水库工程特性参数包括：水库正常高水位及对应库容、死水位及对应库容、尾水位。

[0066] 步骤S2中，净水头Ht通过电站实时监测上游水位Zt上和下游水位Zt下的落差来计算，计算公式为Ht＝Zt上‑Zt下；

[0067] 式中，各水位单位均为m。

[0068] 步骤S3中，计算当前库容Ct的具体计算步骤为：

[0069] 步骤S31、设同一电站随着水头的增加，同机组出力的过机流量降低，机组的耗水率降低，但综合出力系数变化不大；随着机组出力的增加，同水头下的过机流量增加，机组的耗水率不变，综合出力系数不变，则在本步骤的概化计算中，取恒定值作为电站的综合出力系数；

[0070] 选取同装机容量电站的经验值作为待评估电站机组的综合出力系数Kt，此时待评估电站在各出力场景及水位下均取同一典型值；

[0071] 待评估电站若有机组NHQ曲线数据，则按下式计算电站在当前水位Zt及有功出力Pt时的综合出力系数Kt；

[0072]

[0073] 式中，Ht为由步骤2得到的净水头，单位为m；Nt为曲线数据中查得与当前有功出力3
Pt对应的机组出力值，单位为kW；Q为曲线数据中对应过机流量，单位为m/s；

[0074] 类似地，电站在当前水位Zt满发时的综合出力系数Kn为

[0075]

[0076] 此时，Nn为机组额定有功出力值，单位为kW；

[0077] 步骤S32、根据t时刻上游水位Zt上，计算对应库容Ct；

[0078] 根据水库工程特性参数中死水位Zl与对应库容Cl、正常高水位Zh与对应库容Ch的数值，基于直线斜率法计算水位Zt上对应库容Ct：

[0079]

[0080] 式中，水位单位为m，库容单位为万m3。

[0081] 若与小水电建成时间相邻的年份中，同装机容量电站的综合出力系数相近，且范围均在7～9之间，则当待评估电站缺乏机组NHQ曲线数据时，在步骤S3中，直接套用同装机容量电站的经验数据来得到综合出力系数；具体为：综合出力系统K按如下方法取值：装机30MW以内，K值近似取8.4；装机30～40MW，K值近似取8.5；装机40～50MW，K值近似取8.6；装机50MW以上，K值近似取8.7。

[0082] 步骤S4包括以下步骤；

[0083] 步骤S41、根据当前水位库容Ct，计算可调水量Cs为：

[0084] Cs＝Ct‑Cl；

[0085] 步骤S42、根据相邻时刻库容Ct及Ct‑1，计算库容差流量QC为：

[0086]

[0087] 式中，库容单位为万m3，相邻时刻时间间隔为一小时，库容差流量单位为m3/s。

[0088] 步骤S5包括以下步骤；

[0089] 步骤S51、根据机组综合出力系数Kt及当前时刻净水头Ht，计算电站满发流量Qn为：

[0090]

[0091] 式中，Pn为电站装机容量，单位为MW；Ht为净水头，单位为m；Qn为当前时刻满发流3
量，单位为m/s；

[0092] 步骤S52、根据机组综合出力系数Kt及电站有功出力Pt，计算电站发电流量Qt为：

[0093]

[0094] 式中，Pt为机组有功出力，单位为MW；Ht为由步骤2得到的净水头，单位为m；Qt为当3
前时刻电站发电流量，单位为m/s；

[0095] 步骤S53、根据库容差流量QC，计算入库流量Qr为：

[0096] Qr＝Qc+Qt；

[0097] 式中，流量单位均为m3/s。

[0098] 步骤S6中，根据可调水量Cs和步骤5得到的电站满发流量Qn和入库流量Qr，计算满发小时数Tt的公式为：

[0099]

[0100] 式中，可调水量Cs单位为万m3；满发流量Qn和入库流量Qr单位为m3/s。

[0101] 实施例：

[0102] 本例选取某具备水位实时监测数据的可调小水电，收集其工程特性参数如表1。

[0103] 传统方法忽略小水电可调度性，将小水电出力视为与风、光等新能源类似的不可调控资源，不具备顶峰发电能力。采用本发明所提方法计算，若当前时刻上游水位及下游水位分别为610.23m、446m，前一时刻上游水位为610.45m，当前有功出力为35MW，则该可调小水电至少可顶峰满发91h。相较传统方法，本方法提供了可调小水电顶峰发电模型，为实现小水电整体的灵活调节，参与优化调度缓解供电紧张提供了依据。

[0104] 表1待评估小水电水库工程特性参数表

[0105]

[0106] 以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。