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龍圖騰網獲悉大連理工大學申請的專利一種流域水風光一體化關鍵運行風險識別方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN119849943B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-02發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202510299662.1，技術領域涉及：G06Q10/0635；該發明授權一種流域水風光一體化關鍵運行風險識別方法是由張俊濤;王明博;程春田設計研發完成，并于2025-03-14向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種流域水風光一體化關鍵運行風險識別方法在說明書摘要公布了：本發明屬于流域水風光一體化運行技術領域，涉及一種流域水風光一體化關鍵運行風險識別方法。首先，從水電綜合利用需求、多層級調度、多時間尺度、水風光互補等復雜協調運行要求出發，構建梯級水電運行風險體系以及構建該體系的七個量化指標；其次，構建流域水風光清潔能源基地年度8760h全景時序運行仿真模型，對比計算新能源接入前后梯級水電運行風險變化水平；最后，提出耦合TOPSIS和AHP的風險排序方法，消除不同風險指標單位和量級差異，識別出關鍵風險。以金沙江下游清潔能源基地為應用實例，揭示了各風險分布特性，發現水電棄水、出力波動、調峰壓力風險對新能源接入更為敏感，并探析了風險對季節、新能源裝機的敏感性。

本發明授權一種流域水風光一體化關鍵運行風險識別方法在權利要求書中公布了：1.一種流域水風光一體化關鍵運行風險識別方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1構建水風光多能互補運行風險指標體系：考慮水電出力波動指標、庫水位波動指標、尾水位波動指標、跨越振動區指標、水頭受阻深度指標、棄水量指標以及調峰壓力指標七個指標來構建水風光一體化下的梯級水電站運行風險評價指標體系； 各指標定義如下： 1.1水電出力波動指標： 式中，R·表示極差；Nwaveh，t表示水電站h在時段t和時段t+2之間的出力波動值，MW；Nh,t表示水電站h在t時段初的庫水位，m； 1.2庫水位波動指標： 式中，Zwaveh，t表示水電站h在時段t和時段t+2之間的庫水位波動值，m；Zh，t表示水電站h在t時段初的庫水位，m； 1.3尾水位波動指標： 式中，Zdwaveh，t表示水電站h在時段t和時段t+2之間的庫水位波動值，m；表示水電站h在t時段的尾水位，m； 1.4跨越振動區指標： 式中，表示水電站h在t和t+1時段間跨越振動區率，％；表示水電站h機組u在時段t和時段t+1之間是否跨越振動區，1表示跨越振動區，0表示未跨越振動區；Uh表示水電站h機組總數，取值在[0，100％]區間內； 1.5水頭受阻深度指標： 式中，表示水電站h在時段t的水頭受阻深度，m；表示水電站h的設計發電水頭，m；Hh，t表示水電站h在時段t的發電水頭，m； 1.6棄水量指標： 式中，VWh表示水電站h在風險考察時段Ts日的水電棄水量，萬m3；QWh，t表示水電站h在時段t的平均棄水流量，m3s； 1.7調峰壓力指標： peakings，d＝R{NHs,t|s＝1，...，S；t＝1，...，Td}7 式中，peakings,d表示水風光混合電站s在d日的水電負荷峰谷差，MW；NHs，t表示水風光混合電站s在時段t的水電負荷，MW；S表示流域清潔能源基地的水風光混合電站總數；Td表示時段總數； 步驟2構建多直流外送梯級水電聯合運行仿真模型： 2.1目標函數： maxF1-F28 式中：F1為流域水風光多能互補系統總發電量，MW；F2為系統棄水懲罰；H,Sh，T分別表示梯級電站集合，電站h的分廠集合，調度時段集合；phh，s,t表示水風光混合電站h，s在時段t的出力，MW；qwh，t表示水電站h在時段t的棄水流量，m3s；β為棄水懲罰系數； 2.2約束條件： 1水力約束包括： 水量平衡約束： vh，t＝vh，t-1+qih，t-qph，t-qwh，t360010000 10 式中，qih，t，qph，t和qwh，t分別表示水庫h在時段t的入庫流量，發電流量和棄水流量，m3s；vh，t表示水庫h在時段t的庫容，萬m3； 水力聯系約束： 其中，qnh，t表示水庫h在時段t的區間流量，m3s；uh表示水電站h的直接上游電站，UHh表示水電站h的直接上游電站集合；qpuh，t表示上游電站uh在時段t的發電流量，qwuh,t表示上游電站uh在時段t的棄水流量；dtuh，h表示從上游電站uh到下游電站h的水流滯時，h； 水文基礎曲線： 其中，vh，t表示水庫h在時段t的庫容，qsh，t表示水庫h在時段t的出庫流量；和分別表示水庫h的水位-庫容曲線和尾水位-泄量曲線；zh，t和zdh，t分別表示水庫h在時段t的庫水位和尾水位，m； 水頭約束： 其中，Hh，t表示水庫h在時段t的水頭，m； 水力邊界條件： 其中，和分別表示水庫h在時段t的庫容上下限，萬m3；qph,t+qwh,t表示出庫流量；和分別表示水庫h在時段t的出庫流量上下限，m3s；qps，t表示水風光混合電站s在時段t的水電發電流量，和分別表示水風光混合電站s在時段t的水電發電流量上下限，m3s；phs，t表示水風光混合電站s在時段t的水電出力，和分別表示水風光混合電站s在時段t的水電出力上下限，MW；vh，0和vh，T分別表示水庫h的始末庫容，和分別表示水庫h的始末庫容限制，萬m3； 2水電機組約束包括： 水電機組動力特性： 由于模型仿真周期為日，因此采用日內固定耗水率進行出力計算： phu，t·wcrh，d＝3600·qpu，t 20 式中，phu，t表示機組u在t時段的出力，MW；qpu，t表示機組u在t時段的水電發電流量；wcrh,d表示電站h在d日的日均耗水率，m3kWh； 機組開停機狀態約束： xu,t+1-yu，t+1＝Iu,t+1-Iu，t 21 xu，t+yu，t≤122 xu，t，yu，t，Iu，t∈[0，1] 23 式中：xu,t和yu，t分別表示機組u在t時段初的開機動作、關機動作：xu，t＝1表示機組u在t時段初有開機動作，xu,t＝0表示機組u在t時段初無開機動作；yu，t＝1表示機組u在t時段初有關機動作，yu,t＝0表示機組u在t時段初無關機動作；Iu，t表示機組u在時段t的開停狀態，1表示開啟，0表示關閉； 機組運行振動區約束： 避免機組處于振動區工作，根據水頭限制機組可行區，公式表示如下： 式中：和分別表示機組u在t時段第n個可行區的出力下限和上限，MW；機組運行邊界： 式中：和分別表示機組u在t時段的出力上下限；和分別表示機組u在t時段的水電發電流量上下限；表示機組u在t時段的出力爬坡，MW； 機組開停機持續時間： 式中：和分別表示機組u的開機最小持續時間和關機最小持續時間； 3框架協議分電比例約束包括： 直流外送負荷階梯形狀系數約束： 由于直流聯絡線運行功率限制，對水風光集群互補出力提出階梯形狀系數約束，公式表示如下： 式中：λh，s表示水風光混合電站h，s的負荷形狀曲線放縮控制變量；表示水風光混合電站h，s外送直流聯絡線時段t的負荷形狀系數值；loadh,s,t表示水風光混合電站h，s外送直流聯絡線在時段t的傳輸功率，MW； 水風光混合電站外送負荷約束： 水風光混合電站總出力應當平衡相應的受端負荷需求，公式表示如下： 式中，表示水風光混合電站h,s在時段t的通過直流外送出力；表示水風光混合電站h,s外送直流聯絡線在時段t的容量，MW； 水風光混合電站水電留存約束： 水風光混合電站中部分水電電量需要留存本省，留存電量需要滿足一定比例要求，公式表示如下： 式中，phh，t表示水電站h在時段t的出力；sh表示水電站h包含的水風光混合電站索引集合；和分別表示水風光混合電站h,s在時段t的留存本省出力和通過直流外送出力，MW；表示水風光混合電站h,s在第d天要求留存的水電電量占水電總發電量的比例； 枯期外送、留存電量分配約束： 水電站混合電站中在枯期外送時，留存電量分配要平衡，公式表示如下： 式中，表示水電站h在枯期留存本省的總電量，MWh；表示水風光混合電站h,s在枯期的外送電量分配比例系數；Δt表示發電時段；Tdry表示枯期時段總數； 汛期外送、留存電量分配約束： 水電站混合電站中在汛期外送時，留存電量分配要平衡，公式表示如下： 式中，表示水風光混合電站h,s在汛期的外送電量分配比例系數；表示水風光混合電站h,s在汛期的留存電量分配比例系數；Twet表示汛期時段總數； 枯期置換條件下外送、留存電量分配約束： 在枯期溪洛置換條件下外送時，留存電量分配要平衡，公式表示如下： 式中，和分別表示水風光混合電站h,s在時段t的留存本省出力和通過直流外送出力；表示水風光混合電站h,s在枯期的留存電量分配比例系數；表示水風光混合電站h,s在枯期的外送電量分配比例系數；phh，t表示水電站h在時段t的出力；表示水電站h枯期置換留存總電量，MWh； 汛、枯期分配系數約束： 水電站混合電站在汛、枯期分配系數要滿足一定約束，公式表示如下： 式中，表示水風光混合電站h,s在汛期的外送電量分配比例系數； 步驟3構建多直流外送水風光一體化運行仿真模型： 3.1目標函數： 最大化梯級水風光系統總發電量，并引入棄水和新能源棄電懲罰，如下所示； maxF1-F2-F3 43 式中：F1為流域水風光多能互補系統總發電量；F2為系統中水電棄水懲罰；F3為系統風電和光伏棄電懲罰；phh，s，t，和分別表示水風光混合電站h,s在時段t的水電出力、風電可消納出力和光伏可消納出力，MW；和分別表示水風光混合電站h,s在時段t內的風電棄電和光伏棄電，MW；qwh，t表示水電站h在時段t的棄水流量，m3s；β為棄水懲罰系數； 3.2約束條件： 1水力約束： 同式10-19； 2水電機組約束： 同式20-29； 3框架協議分電比例約束： 同式30，32-42； 4水風光互補運行約束： 式46和47分別是風電和光伏理論出力的經驗公式；式48和49表示新能源優先消納約束，控制新能源總棄電率在3％以內； 式中，分別表示水風光混合電站h,s中風電、光伏電的裝機容量，MW；分別表示水風光混合電站h,s在時段t的理論風電出力和理論光伏出力，MW；vh，s，t表示水風光混合電站h,s在時段t的平均風速，ms；分別表示水風光混合電站h,s中風力機的切入風速、切出風速和額定風速，ms；Rh，s，t，Th，s，t分別表示水風光混合電站h,s中的光伏電站在時段t內的平均太陽輻射強度和太陽能電池組的平均表面溫度；Rstc,Tstc分別表示標準條件下的太陽輻射強度和溫度；α表示太陽能電池的功率溫度系數； 步驟4面向流域水風光一體化的梯級水電關鍵運行風險識別： 4.1風險量化統計： 運行風險識別以運行樣本中的風險量化統計為基礎，對步驟2和步驟3的仿真模型求解后獲得運行樣本，基于步驟1的風險指標以及風險概率、風險期望兩個統計角度進行風險量化統計；為進一步表征風光新能源接入并一體化運行后梯級水電運行風險敏感度，以不同時間周期內的風險期望增長率進行風險敏感度量化； 1風險概率Px： 2風險期望Ex： 式中，TS表示風險評估周期內時段數；xh,t表示水電站h在時段t的風險值，m；表示水電站h在t時段x風險是否發生，x風險即步驟1中的水電出力波動指標、庫水位波動指標、尾水位波動指標、跨越振動區指標、水頭受阻深度指標、棄水量指標以及調峰壓力指標七個指標是否超過閾值，是一種布爾變量，0表示不發生風險，1表示發生風險；表示水電站h在t時段x風險的量化值； 4.2風險識別： 基于改進AHP的主客觀賦權法，以梯級水電的關鍵運行參數為依據得出電站風險控制權重矩陣；TOPSIS以風險量化統計的風險敏感度為輸入，以電站風險控制權重矩陣為依據分配風險識別權重，將單一水電運行風險聚合成梯級水電整體運行風險，在梯級層面給出運行風險敏感性評分； 1基于改進AHP的主客觀賦權法； ①構建包含目標層、準則層和決策層的層次評價模型，其中目標層的目標為電站風險控制權重分配；準則層包含6項準則，分別為裝機容量、保證出力、可用庫容、最大發電流量、最大出庫流量和流域面積；決策層為研究的電站對象； ②構建決策層判斷矩陣，如式52所示；bkij表示第k個準則下決策i相對于決策j的重要度，與傳統主觀賦權法不同，本方法通過準則參數客觀給出判斷矩陣； ③根據準則層6項準則，執行②，構建判斷矩陣集合B＝{Bk|k＝1，2，…m}； ④對判斷矩陣集合中每一個判斷矩陣進行一致性檢驗，一致性檢驗公式如式53和54所示； ⑤計算判斷矩陣集合中每一個判斷矩陣的最大特征根λkmax對應的特征向量Uk得到式55，進一步依據式56和57得到準則k下決策對象的權重矩陣Wk，其中進一步構建權重矩陣集合W＝{Wk|k＝1，2，…m}； ⑥根據運營者對指標層各指標關注程度給定權重矩陣集合的參考權重向量Δ＝{δk|k＝1，2，…m}，根據式58最終得到電站風險控制權重矩陣ΔW； RCR＝ICIIRI53 式中，ICI為一致性指標；IRI為平均隨機一致性指標，取值與矩陣B的階數有關；λmax為判斷矩陣B的最大特征根；RCR表示一致性比率，當RCR＜0.1時，判斷矩陣B滿足一致性要求，否則重新構造判斷矩陣； Uk＝[uk1，uk2,…，ukn]T 55 2優劣解距離法TOPSIS； 為了體現梯級流域運行風險的整體性，引入電站風險控制權重矩陣ΔW，使得TOPSIS解決多對象系統內多風險指標的敏感性聚合排序問題；算法流程如下； ①針對一個包含n個水電站對象，考慮l項風險指標的流域梯級水電系統，根據本發明步驟2和步驟3構建的仿真模型模擬結果，統計出步驟1水風光多能互補運行風險指標體系中7項風險的全年期望值，得到新能源接入后相對接入前的風險期望增長率，分別將其作為新能源接入后7項風險的敏感度，形成7×n的水電運行風險敏感度矩陣Z，如式59所示； ②引入電站風險控制權重矩陣ΔW，與水電運行風險敏感度矩陣Z計算得到考慮水電風險控制權重的運行風險敏感度矩陣Z*，如式60； ③在水電站對象i的加權特征指標集中，提取最小值作為最優風險指標提取最大值作為最劣風險指標得到n個水電站對象的最優風險指標向量和最劣風險指標向量 ④通過式61-63計算得到新能源裝機后流域梯級水電系統運行風險的敏感性排序評分X； 式中：表示第r項風險距離最優風險評分的距離，表示第r項風險距離最劣風險評分的距離，Xr表示第r項風險的相對重要度評分。

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