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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种支撑电网保供的梯级水电站水位下限动态控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120746223B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-05发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511243263.X，技术领域涉及：G06Q10/0631；该发明授权一种支撑电网保供的梯级水电站水位下限动态控制方法是由程春田;张俊涛;周羿成;程楚伦设计研发完成，并于2025-09-02向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种支撑电网保供的梯级水电站水位下限动态控制方法在说明书摘要公布了：本发明提出一种支撑电网保供的梯级水电站水位下限动态控制方法，属于多能源电力系统规划领域。该方法基于枯水代表年径流与新能源出力预测数据，在满足水电运行参数与约束前提下，设定保供周期。为保障该周期内水电承担的保供需求，创新性地采用耦合四阶龙格库塔法与成功失败搜索法的“以电定水”算法，求解所需发电流量。进而，结合水量平衡原理，通过逆向迭代计算初始库容，并利用分段线性插值法确定初始水位下限，最后依据运行约束进行修正。在模拟期内，采用滚动计算策略动态更新水位下限，形成完整的水位下限动态控制曲线。本方法通过直接逆向递推物理过程，具有求解简便、参数调整便捷、计算效率高、可快速响应电网实时保供指令等显著优势。

本发明授权一种支撑电网保供的梯级水电站水位下限动态控制方法在权利要求书中公布了：1.一种支撑电网保供的梯级水电站水位下限动态控制方法，其特征在于，步骤如下： 步骤1：初始计算条件收集； 计算条件包括径流数据、电站特征参数、电站基本曲线； 设置保供期T周期长度，确定模拟期N时间跨度； 模型数据步长设置为日； 步骤2：求解上游控制性水电站最小出库流量边界； 步骤2.1计算水电所承担的保供需求出力，根据水风光集群出力基准即保供基准负荷率和新能源出力可信容量来计算保供基准总负荷，再扣减打捆新能源实际出力，得到下游水电站模拟期N逐日实际出力需求列表；计算公式如下： 式中：为约束后的水电目标出力，为水电装机容量，为保供基准总负荷，为打捆新能源实际出力；其中的计算公式如下： 式中：表示新能源类型，分别表示水电、风电、光伏；为对应新能源类型的装机容量，为对应新能源类型的保供基准负荷率； 步骤2.2用试算法求解对应保供需求出力下的发电流量，以定水位运行，所以初末水位保持不变，按照实际保供出力来确定每日的最小发电流量；求解水电站发电流量，算法采用“以电定水”；以电定水算法流程如下： 采用成功失败搜索算法进行求解，具体流程如下：首先根据水头经验值估算初始流量：出力计算使用KQH是计算，目标出力除以综合出力系数和水头经验值得到理论所需的发电流量，若估算值在发电流量边界内则将此流量作为算法的初始流量，将其带入出力公式计算，得到对应的实际出力，出力计算公式如下： 式中：为出力，表示综合出力系数，表示发电流量，表示发电水头，、分别为时段初、末水位，为尾水位，根据尾水位-下泄流量关系曲线插值得到； 计算误差及目标出力减去实际出力，根据误差是否收敛来确定搜索方向，若实际出力小于目标出力，则需要加大发电流量，反之则减小发电流量，按照步长a进行调整； 如需加大流量则更新后的发电流量等于上一代发电流量与步长的和，反之，则将步长反向并减半；根据成功失败搜索法进行迭代搜索，设定最大迭代次数和最小容许误差，满足条件跳出循环，停止搜索并记录最佳发电流量； 步骤2.3求解最终发电流量下对应的上游下泄流量，利用水量平衡和梯级上下游水力联系，在已知下游水库区间来水的条件下，可将下游日调节水电站保供出力需求，逐级折算为上游控制性水电站最小出库流量边界； 步骤2.4得到上游控制性水库模拟期N逐日的最小下泄流量边界，作为新的约束条件带入到下一个步骤的计算中； 步骤3：求得上游控制性电站保供水位下限； 步骤3.1计算梯级控制性电站水电所承担的保供需求出力，计算方法同下游电站；根据水风光集群出力基准即保供基准负荷率和新能源出力可信容量来计算保供基准总负荷，再扣减打捆新能源实际出力，得到上游控制性电站模拟期N逐日实际出力需求列表； 步骤3.2将步骤2计算得到的最小出库流量与调度规程中的最小下泄流量进行对比，得到新的下泄流量边界； 步骤3.3假设模拟期N中的一天为日，将保供期T视为计算窗口，保供支撑周期最后一天日末水位定为死水位，逐日向前递推优化求解梯级控制性水电站各日发电能力大于等于实际出力需求的日初水位下限，直至到日，最终得到各日水位边界结果； 步骤3.4优化求解的过程总结为用试算法求解对应保供需求出力下的发电流量，按照实际保供出力来确定每日的最小发电流量，算法采用“以电定水”；以电定水算法流程如下： 采用龙格库塔法数值算法和成功失败搜索算法相结合来进行求解，具体流程如下：首先根据水头经验值估算初始流量：出力计算使用KQH计算，目标出力除以综合出力系数和水头经验值可得到理论所需的发电流量，若估算值在发电流量边界内则将此流量作为算法的初始流量，将其带入出力公式计算，得到对应的实际出力，出力计算公式如下： 式中：为出力，表示综合出力系数，表示发电流量，表示发电水头，分别为时段初、末水位，为尾水位，根据尾水位-下泄流量关系曲线插值得到； 而其中时段末水位的计算则利用四阶龙格库塔法，水库的库容变化由连续性方程描述如下： 式中：为库容，为来水流量；为出库流量，包括发电流量和弃水流量； 在离散时间步长内，使用四阶龙格-库塔法RK4反向求解库容变化；将库容随时间变化的微分方程定义为函数： RK4的步骤公式如下： 式中：表示时段初库容，表示时段末库容； 这样由已知的末库容推求时段初库容，不断推求直到保供期初； 其中表示下泄流量，是库容相关的函数，包含发电流量和弃水量，计算公式如下： 式中：分别表示发电流量和弃水，两者都与库容相关，通过成功失败搜索法试算求得；每试算迭代一次发电流量，再通过四阶龙格库塔更新库容，下泄流量依赖库容，库容计算又依赖，形成嵌套迭代； 成功失败搜索法步骤如下：计算误差及目标出力减去实际出力并作为优化的函数值，根据误差是否收敛来确定搜索方向，若实际出力小于目标出力，则需要加大发电流量，反之则减小发电流量，按照步长a进行调整； 如需加大流量则更新后的发电流量等于上一代发电流量与步长的和，反之，则将步长反向并减半；根据成功失败搜索法进行迭代搜索，设定最大迭代次数和最小容许误差，满足条件跳出循环，停止搜索并记录最佳发电流量；嵌套迭代由外层迭代的成功失败搜索法和内层迭代的RK4方法组成； 步骤3.5弃水的判断条件为计算的时段初库容是否高于正常蓄水位下的库容，若高于则需要弃水，总下泄流量等于发电流量与弃水流量的和，用于水量平衡推求时段初库容； 步骤3.6利用插值得到各个时段初水位，并对其进行修正；得到的初始水位结果要满足水位限制约束，若初始水位高于正常高水位，则将其修正为正常高水位；若初始水位低于死水位，则将其修正为死水位；数学表达如下： 式中，为水电站第时段的水位，单位为m，为水电站第时段的正常高水位，单位为m，为水电站第时段的死水位，单位为m； 步骤3.7动态结果输出，模拟期内采用滚动计算控制策略：每前进一天，将保供期T窗口向前移动一天，并重新执行逆向迭代计算；即每次以新的初始日期为起点，向前延展一个长度为T的控制区间，构建新的保供期T水位下限计算窗口；汇总每次滚动计算得到的水位下限控制结果，并按时序连接，即可形成覆盖整个模拟期N的梯级龙头水电水位下限动态控制曲线。

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