水電廠水庫調(diào)度管理工作優(yōu)化措施探討

黃勁峰（湖南省電力公司鳳灘水力發(fā)電廠，湖南　沅陵　419600）

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水電廠水庫調(diào)度管理工作優(yōu)化措施探討

黃勁峰（湖南省電力公司鳳灘水力發(fā)電廠，湖南沅陵419600）

本文簡要闡述了水電廠水庫調(diào)度工作的重要性，概括分析了水電廠水庫優(yōu)化調(diào)度的分類以及存在的問題，對今后水庫優(yōu)化調(diào)度工作的優(yōu)化措施進行了探討、以期能夠為水電廠水庫調(diào)度管理工作提供一定的理論借鑒。

水電廠；水庫調(diào)度；管理工作；優(yōu)化措施

引言

隨著我國改革開放的不斷深入，作為國民經(jīng)濟基礎(chǔ)的電力行業(yè)也由計劃經(jīng)濟逐漸向市場經(jīng)濟進行轉(zhuǎn)變。水電廠水庫調(diào)度工作被賦予了嶄新的意義，同時也面臨著各種發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。水電廠水庫調(diào)度工作的質(zhì)量直接決定了到企業(yè)的安全性以及經(jīng)濟效益。因此，有理由相信水庫調(diào)度工作已成為水電廠生產(chǎn)管理的中心環(huán)節(jié)，那么研究和摸索水電廠水庫優(yōu)化調(diào)度方法是做好水庫調(diào)度工作的重要基礎(chǔ)，同時也是在最大程度上實現(xiàn)水電廠水庫效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1　水電廠水庫調(diào)度的重要性

水電廠水庫調(diào)度的目的就是以水利樞紐的相關(guān)規(guī)劃設(shè)計標準為依據(jù)，綜合考慮和分析實際情況，有效的利用水電廠的水庫庫容，合理的進行水源調(diào)節(jié)，同時在滿足工程安全的前提下，科學的處理蓄水與泄洪之間的關(guān)系，合理地對洪水進行調(diào)度，充分地發(fā)揮水利樞紐工程的功能，從而大大的提高水利資源的綜合效益。

通常情況下，以發(fā)電為主的大型或者中型水電廠是綜合利用水資源的重要部門，肩負著防洪與興利的主要任務(wù)。因此，應該在確保水利大壩安全的條件下，應當盡可能的維持較高的水頭和降低棄水，從而確保滿足電力系統(tǒng)發(fā)電的需求。在這種情況下，水庫管理工作人員應當以水利樞紐規(guī)劃設(shè)計為基礎(chǔ)，充分考慮水文特征、氣象特征、具體的工程狀況、當年徑流預報資料以及系統(tǒng)的相關(guān)要求等，合理的編制一套完善的水庫調(diào)度方案，從而選擇合理的水庫調(diào)度管理工作方式，確保實現(xiàn)水電廠的最大化經(jīng)濟效益。

2　水庫調(diào)度分類

根據(jù)水庫調(diào)度方式不同，水庫調(diào)度可以分為不同的類型。

根據(jù)調(diào)度目標可以將水庫調(diào)度劃分為興利調(diào)度、防洪調(diào)度、綜合利用調(diào)度。其中，防洪調(diào)度主要是按照河流上游防洪要求、下游防洪要求、水庫防洪要求、環(huán)境條件、洪水特證以及工程狀況等來進行編制。興利調(diào)度不但包括發(fā)電調(diào)度以及灌溉調(diào)度，還包括工業(yè)供水、城市供水以及航運等對水庫調(diào)度的要求。當水庫肩負著發(fā)電、防洪、灌溉、供水以及航運等諸多任務(wù)時，就應當遵循綜合利用的原則，全面協(xié)調(diào)和滿足國民經(jīng)濟各個部門的需求，從而有效的提高水庫的綜合利用效益。

根據(jù)水庫數(shù)量可以將水庫調(diào)度劃分為單一水庫調(diào)度以及水庫群聯(lián)合調(diào)度。為了充分的反映出水庫調(diào)度的原則和方法，水庫調(diào)度通常會由單一水庫調(diào)度著手做起，然后逐步延伸至水庫群的聯(lián)合調(diào)度。水庫群的聯(lián)合調(diào)度包括并聯(lián)水庫調(diào)度、梯級水庫群調(diào)度以及混聯(lián)水庫群調(diào)度。并聯(lián)水庫是指位于不同河流或同一河流的不同支流上的水庫群，各水庫水電站之間僅有電力聯(lián)系，但在同一河流不同支流上的水庫群還要共同肩負下游水利部門的防洪興利等任務(wù)。梯級水庫群則是指位于同一河流的上游、下游且以串聯(lián)形式形成的水庫群，各個水庫之間具有直接的徑流關(guān)系?；炻?lián)水庫群則是由串聯(lián)水庫群和并聯(lián)水庫群形成的組合式水庫群。

根據(jù)調(diào)度周期可以將水庫調(diào)度劃分為中長期水庫調(diào)度以及短期水庫調(diào)度。如果水庫具有年調(diào)節(jié)之上的性能，那么應該首先安排調(diào)節(jié)年度內(nèi)的運行方式、供水情況以及蓄水狀況等。具體來講，就是以水庫調(diào)度為核心，主要表現(xiàn)為：①平衡電力系統(tǒng)的長期電力電量；②編制設(shè)備檢修計劃；③確定水庫的備用方式；④預報和分析水庫入流；⑤調(diào)控洪水；⑥優(yōu)化水庫群調(diào)度，等。短期水庫調(diào)度的內(nèi)容主要包括：①平衡電力系統(tǒng)的日電力電量以及周電力電量；②合理分配并預測水火電廠有功負荷以及無功負荷；③確定合理的備用容量以及接入方式，等。經(jīng)濟運行的內(nèi)容主要體現(xiàn)在四個方面：①動力設(shè)備的動力特性與指標；②合理分配機組間負荷；③最優(yōu)運轉(zhuǎn)機組數(shù)的起動計劃、停用計劃；④最優(yōu)機組的起動計劃和停用計劃，等。

3　水庫調(diào)度管理存在的問題

水庫調(diào)度管理存在的問題可以客觀和主觀兩方面來分析：①客觀原因方面：在水庫調(diào)度過程中由于水庫調(diào)度管理部門往往過度注重水庫的安全及其可靠的運行調(diào)度，而對于水庫掉的經(jīng)濟性重視程度相對較低，這在一定程度上降低了水庫調(diào)度管理部門對水庫優(yōu)化調(diào)度的積極性。②主觀原因方面：從現(xiàn)階段來看，相關(guān)部門決策者未能深入了解優(yōu)化調(diào)度理論和計算機技術(shù)，導致在水庫調(diào)度過程中對決策者不能很好的調(diào)控和把握優(yōu)水庫化調(diào)度方案。同時，大多數(shù)決策者可能對數(shù)學模型的抽象結(jié)果有各種不滿之處，以及程序靈活性缺失，導致決策者在主觀意識上對采用新方案的興趣大大降低，繼而是水庫調(diào)度管理工作難以落實到各個環(huán)節(jié)。

4　水庫調(diào)度優(yōu)化措施

4.1汛期水庫調(diào)度優(yōu)化措施

汛期水庫調(diào)度優(yōu)化途徑包括補償調(diào)度法、預蓄預泄法以及綜合信息推理模式法。

其中，補償調(diào)度法是指在水庫調(diào)度過程中，按照河流的上游水庫和下游水庫之間的庫容以及預報的差異性，來實施動態(tài)的控制水庫水位。補償調(diào)度法尤其適用于水庫群梯級調(diào)度。需要指出的是，水庫庫容狀況、洪水預報準確度是限制補償調(diào)度法的關(guān)鍵因素。

其次，預蓄預泄法是指根據(jù)水文預報以及調(diào)度權(quán)衡過程中，面臨時刻反饋信息可帶來的風險評估，引入決策者的意見來動態(tài)的確定水位方案，此方法的關(guān)鍵因素主要包括防洪、發(fā)電以及供水等各個方面效益風險的評價。

另外，綜合信息推理模式法屬于宏觀決策法之一，其主要是以歷史資料數(shù)據(jù)和影響水位的各種因素為基本前提，依照實時的水庫綜合信息，通過合理的推理方法，給出滿足條件的水位控制方案。但是方法產(chǎn)生的主要問題包括：水位與其他影響因素之間的制約關(guān)系、邏輯關(guān)系以及推理過程。因此，必須滿足一定的邏輯性以及具有一定推理過程的流程。

最后，耦合擇優(yōu)法是指嚴格按照時間變化以及信息更新，通過重復擇優(yōu)和實時的更新汛限水位，把綜合信息推理充分的應用到水庫調(diào)度決策系統(tǒng)以及防洪調(diào)度系統(tǒng)之中。決策系統(tǒng)以及調(diào)度系統(tǒng)的耦合度是限制耦合擇優(yōu)法的關(guān)鍵因素。由于耦合擇優(yōu)法具有智能化程度較高、操作簡單、運行穩(wěn)定和可靠等優(yōu)勢，這種方法在水庫調(diào)度決策支持系統(tǒng)中被普遍的運用。

4.2非汛期水庫調(diào)度優(yōu)化措施

4.2.1非汛期水庫優(yōu)化調(diào)度目標

與汛期相比較來看，非汛期不需要考慮防洪調(diào)度，但是非汛期的水庫調(diào)度仍然需要考慮發(fā)電、灌溉、航運等其他各種調(diào)度。而這些調(diào)度目標之間往往又難以進行比較，部分調(diào)度目標可能存在沖突和矛盾，所有的水庫調(diào)度目標難以實現(xiàn)全部最優(yōu)化。那么，多目標求解就是尋求多個目標局部最優(yōu)化，最終達到整體多目標全局最優(yōu)化的過程。所以，在非汛期，水庫調(diào)度應當以滿足多個目標為基本出發(fā)點，有效的實施水庫優(yōu)化調(diào)度工作。

非汛期水庫優(yōu)化調(diào)度目標主要包括發(fā)電目標、水資源利用目標以及航運目標。其中，發(fā)電目標是指在保障安全的前提下，水庫的主要功能是利用水資源來進行發(fā)電，從而創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益。因此，非汛期水庫調(diào)度的主要目標就是最大化水庫經(jīng)濟效益。第二，水資源利用目標是指在發(fā)電最優(yōu)化的前提下，利用水庫的徑流調(diào)節(jié)能力，為下游流域居民生活、工業(yè)、灌溉提供供水任務(wù)。第三，航運目標是指在保障發(fā)電、灌溉供水以及下游流域需水量供水的前提下，為水庫下游航運的暢通提供重要保障。

4.2.2非汛期水庫優(yōu)化調(diào)度原則

非汛期水庫優(yōu)化調(diào)度原則主要包括：①與大型水庫相比，小型水庫蓄水量并不大，所以一年時間內(nèi)小型水庫的水量蒸發(fā)量、滲水等流失量就更小，相對于發(fā)電用水量來說基本上可以忽略不計。②與大型水庫相比，小型水庫的機組數(shù)量較少，單個機組裝機容量也較小。另外，與大型水庫相比，由于小型水庫不需要甚至無力承擔電力系統(tǒng)中的調(diào)峰和調(diào)頻等任務(wù)，其發(fā)電量自由度相對較大，可以根據(jù)每年的水情進行發(fā)電。這是小型水庫非常顯著的特征。③與大型水庫相比，小型水庫不需要承擔水資源調(diào)配、航運、用水等諸多任務(wù)，也就是說，對于小型水庫而言，發(fā)電調(diào)度是非汛期水庫調(diào)度的最主要方式。

5　結(jié)語

如果水庫調(diào)度管理工作不當，就難以滿足社會生產(chǎn)活動的用水需求，甚至還會因為引起人為失誤而導致巨大的經(jīng)濟損失。因此，必須確保水庫調(diào)度工作的科學與合理?？茖W合理的水庫調(diào)度不但能夠促使水庫更好地服務(wù)于社會經(jīng)濟的發(fā)展，而且還能恰當?shù)奶幚矸篮榕c興利之間的矛盾，從而實現(xiàn)水庫合理的充蓄與消落、攔蓄與泄放，確保能夠充分利用水庫庫容，實現(xiàn)水庫安全、高效地運轉(zhuǎn)。

［1］張士軍.提升水電站經(jīng)濟運行有關(guān)措施探討［J］.小水電，2011（6）：112～114.

［2］周超秀.新豐江水庫調(diào)度現(xiàn)狀與優(yōu)化方式探討［J］.廣東水利水電，2009（8）：17～18，24.

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黃勁峰（1980-），男，助理工程師，本科，主要從事水庫調(diào)度工作。

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2016-3-15