一种利用自发风电与湖泊调蓄的调水方法与流程

1.本发明属于调水系统技术领域，具体涉及一种利用自发风电与湖泊调蓄的调水方法。


背景技术：

2.目前南水北调东线工程建成通水后，受水区各地形成了南水北调水、黄河水、当地地表水和地下水等多水源供给格局，各水源原水价格差距较大。与其他水源相比，南水北调水源价格相对偏高，不具备价格优势，严重影响了受水区的用水积极性。
3.目前，降低东线工程泵站电费支出的通常方法包括：提高泵站机电运行效率、优化梯级调度方式、考虑峰谷电价影响等，采用上述方法降低南水北调的成本，目前已经取得了一定的成效。但基于以上技术对进一步的降低南水北调的用电成本，难度很大，主要原因如下：一是现有泵站机电系统运行效率进一步提升的空间有限；二是梯级泵站优化调度已在业务中得到运用，但作用有限，难以从根本上扭转“工程耗电成本高”的本质；三是由于调水期内泵站多数情况需全天候运行，峰谷电价对降低电费支出的实际意义有限。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种利用自发风电与湖泊调蓄的调水方法，拟解决背景技术中提到的现有调水方法成本高，且难以降低成本的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
6.一种利用自发风电与湖泊调蓄的调水方法，本发明将风力发电机接入到泵站，泵站的运行采用风力发电；但风力发电存在稳定性的问题，在降低调水成本的前提下，本发明针对风力发电存在稳定性问题的情况下，特提出如下调水方法，在解决调水成本的前提下，同时解决风力发电不稳定的问题，导致泵站输出功率不稳定，进而导致泵站输出流量不稳定的问题；为了解决上述问题，本发明的步骤如下：
7.一种利用自发风电与湖泊调蓄的调水方法，包括以下步骤：
8.步骤1：根据调水计划获取未来一个时刻内从调水闸门流出的流量；
9.步骤2：获取湖泊当前的水位；
10.步骤3：判断湖泊的当前水位是否大于湖泊所能达到的最大水位，若大于则执行步骤4；若不大于则执行步骤7；
11.步骤4：获取当前泵站的抽水流量，所述泵站的抽水流量根据风电输入功率的变化，变动抽水的流量；
12.步骤5：判断当前泵站的抽水流量是否大于调水闸门流出的流量，若大于则执行步骤6；若不大于则执行步骤7；
13.步骤6：控制泄流闸门泄流，直至湖泊中的水位达到上一个时刻的水位；
14.步骤7：根据当前湖泊的水位，调整调水闸门开度，直至调水流量稳定在步骤1中获取的流量。
15.本发明将风电接入到泵站中，并通过上述步骤，使得通过本发明不用考虑风电的波动性，可以最大限度的使用自发风电，从而降低了用电成本，避免使用大电网电源造成的成本高的问题。
16.优选的，所述一个时刻等于十五分钟。
17.优选的，步骤4中泵站抽水流量的变动根据如下公式确定：
[0018][0019]
δvi＝v
i-v
i-1
[0020][0021][0022]
式中：为i时刻湖泊入流流量(单位：m3/s)；为i时刻泵站抽水流量(单位：m3/s)；t为时段时长(单位：秒)；δvi为i时刻湖泊的蓄水量相对于i-1时刻的变化量(单位：m3)；pi为i时刻水泵的轴功率(单位：千瓦)；为泵的效率；hi为i时刻泵的抽水扬程(单位：m)；为风机输出功率与水泵轴功率的换算系数，为常数；wi为i时刻风机输出功率(单位：千瓦)
[0023]
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：1.本发明相较于背景技术中提到的降低成本的方法，实施难度更小；并且由于有湖泊调蓄，通过闸门的控制可以保证出流的稳定，因此不需要对未来的风功率进行精细化的预报，降低了实施的难度，推广的价值更大。
[0024]
2.本发明将风电接入到泵站中，并通过本发明的上述步骤不用考虑风电的波动性，可以最大限度的使用自发风电，从而降低了用电成本，避免使用大电网电源造成的成本高的问题。
附图说明
[0025]
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0026]
图1为本发明的系统示意图。
[0027]
图2为本发明的流程示意图。
具体实施方式
[0028]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0029]
参见附图1和附图2，一种利用自发风电与湖泊调蓄的调水方法，包括以下步骤：
[0030]
步骤1：根据调水计划获取未来十五分钟从调水闸门流出的流量q；
[0031]
步骤2：获取湖泊当前的水位z；
[0032]
步骤3：判断湖泊的当前水位z是否大于湖泊所能达到的最大水位zmax，若大于则执行步骤4；若不大于则执行步骤7；
[0033]
步骤4：获取当前泵站的抽水流量qe，所述泵站的抽水流量根据风电输入功率的变化，变动抽水的流量；泵站抽水流量的变动根据如下公式确定：
[0034][0035]
δvi＝v
i-v
i-1
[0036][0037][0038]
所述qe等于
[0039]
式中：为i时刻湖泊入流流量(单位：m3/s)；为i时刻泵站抽水流量(单位：m3/s)；t为时段时长(单位：秒)；δvi为i时刻湖泊的蓄水量相对于i-1时刻的变化量(单位：m3)；pi为i时刻水泵的轴功率(单位：千瓦)；为泵的效率；hi为i时刻泵的抽水扬程(单位：m)；为风机输出功率与水泵轴功率的换算系数，为常数；wi为i时刻风机输出功率(单位：千瓦)
[0040]
步骤5：判断当前泵站的抽水流量qe是否大于调水闸门流出的流量q，若大于则执行步骤6；若不大于则执行步骤7；
[0041]
步骤6：控制泄流闸门泄流，直至湖泊中的水位达到上一个十五分钟的水位；所述上一个十五分钟即为当前的上一个十五分钟。
[0042]
步骤7：根据当前湖泊的水位，调整调水闸门开度，直至调水流量稳定在步骤1中获取的流量q。
[0043]
本发明将风电接入到泵站中，并通过上述步骤，使得通过本发明不用考虑风电的波动性，可以最大限度的使用自发风电，从而降低了用电成本，避免使用大电网电源造成的成本高的问题。
[0044]
根据发明技术方案中描述的步骤，选择调水工程中的某一座泵站开展实施例，实施例的时间范围为未来90分钟，专利的实施效果如表1所示：
[0045]
表1
[0046][0047]
若没有引入该专利的方法，泵站90分钟的耗电量为0.25*(1000+1100+1300+900+900+1000)＝1550度电，若不引入该方法，则1550度电需要全部从大电网取；引入该专利方法后，实际从大电网取电量为0度电；引入该专利方法后，比不引入该专利方法，减少了大电网电量为1550度电；泵站取用大电网一度电的成本假设为0.8元，因不用加装蓄电池装置，风电自发电的成本约为0.20元/度电，则节约调水成本为(0.8-0.2)*1550元＝930元。
[0048]
由上述可知，采用本发明所述的调水方法后，大大降低了调水用电的成本。
[0049]
以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。