節(jié)能發(fā)電調(diào)度下的水電短期優(yōu)化調(diào)度

摘要：為了解決我國能源緊張的問題，除不斷研發(fā)能源外，還需要進(jìn)行節(jié)能。在這一狀況下，應(yīng)極力進(jìn)行水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作。文章通過對節(jié)能發(fā)電調(diào)度下水電短期優(yōu)化調(diào)度的分析，探討了發(fā)電節(jié)能調(diào)度下水電短期優(yōu)化調(diào)度的方案。

關(guān)鍵詞：節(jié)能降耗；發(fā)電調(diào)度；水電短期優(yōu)化調(diào)度；水電站；聯(lián)合發(fā)電 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TV737 文章編號：1009-2374（2016）28-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.057

傳統(tǒng)電站的經(jīng)濟(jì)調(diào)度指的是水和電體系的聯(lián)合發(fā)電優(yōu)化調(diào)度，通常以系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最低作為目標(biāo)判斷未來一定時間范疇中的所有機(jī)組發(fā)電規(guī)劃。在電力工業(yè)的體制下，電站調(diào)度是為了將由追尋系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最低朝著追尋各自發(fā)電效益的最大化改變，以此令水電系統(tǒng)單獨(dú)調(diào)度成真。與火電系統(tǒng)對比，短期水電系統(tǒng)的發(fā)電調(diào)度由于水電站之間的水流而更為繁瑣。短期水電調(diào)度由于典型非線性、非凸規(guī)劃及離散等原因，可以分成混合油化法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法及模擬仿生算法，本文通過綜合分析進(jìn)行概括。

1 我國當(dāng)前水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中存在的問題

電力系統(tǒng)作為有機(jī)的整體，在系統(tǒng)中所有主要設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的變更，均會對電力體系造成影響，所以并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)的水電站應(yīng)當(dāng)承受并服從電力系統(tǒng)值班調(diào)度員的統(tǒng)一指導(dǎo)。對于水電站而言，值班人員在業(yè)務(wù)方面存在機(jī)、電分離或機(jī)、電不分的狀況，每班均設(shè)有值長，對當(dāng)班進(jìn)行統(tǒng)一運(yùn)行。值班長對于行政方面需通過站長或廠長進(jìn)行指揮，對于運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)方面執(zhí)行系統(tǒng)值班調(diào)度員的調(diào)度指揮。

據(jù)分析，我國大部分已經(jīng)完成的水電站內(nèi)，大多未進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)，原因較多，比如節(jié)能思想中的問題，體現(xiàn)出不注重水電站運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)節(jié)能，并且有些水電站并不具備節(jié)能的理念，例如技術(shù)水準(zhǔn)過低，嚴(yán)重影響到水電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)，雖然有些水電站已經(jīng)將經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中長遠(yuǎn)發(fā)展進(jìn)行了節(jié)能化管理，也對水電站提出了相應(yīng)的要求，可是在真正的操控當(dāng)中，并不具備真正的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，有些未對所有季度或所有月份提出水電站的節(jié)能目標(biāo)，令眾多節(jié)能理念僅處于號召的狀態(tài)。再比如：欠缺相應(yīng)的法律制度，責(zé)任體系模糊。未頒布真正的法律條例進(jìn)行規(guī)劃，節(jié)能僅僅成為模糊的觀念，未明確責(zé)任的主體，即便無法完成節(jié)能的目標(biāo)也不具備責(zé)任問題，并不會存在任何不利結(jié)果，如此會對水電站的運(yùn)行造成影響，不具備較高的節(jié)能積極性，欠缺主動性。可是在技術(shù)環(huán)境的束縛中，眾多節(jié)能方法無法良好運(yùn)用，也無法使用新技術(shù)來減少電能的耗費(fèi)。當(dāng)前在水電站經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)的探討方式具備自身的特質(zhì)，對于各種類別的水電站而言，方法的使用也各不相同。

2 節(jié)能發(fā)電調(diào)度下的水電短期優(yōu)化調(diào)度的重要性

2.1 水電站優(yōu)化調(diào)度的意義

進(jìn)行水電站優(yōu)化調(diào)度，成為處理資源短缺、能源緊張的一個重要方面，也成為最具意義的一個方式，受到經(jīng)濟(jì)體制改革以及市場機(jī)制競爭的影響，令水電站需要通過廠網(wǎng)分離、競價上網(wǎng)的方式進(jìn)行電力市場的運(yùn)用，從而節(jié)約成本、提升效率。

在這一狀態(tài)下，實(shí)施水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)工作，提升水電站運(yùn)轉(zhuǎn)的管理能力，對提高水電站發(fā)電效益、保障電網(wǎng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)具有較大的意義，也是有效運(yùn)用水資源的有效措施。

2.2 水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)容

2.2.1 水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)容。大致包含了廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)、短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)及長期經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)。

廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)指的是實(shí)時調(diào)度，把相關(guān)小時分配到的負(fù)荷落實(shí)于所有機(jī)組當(dāng)中，且依照負(fù)荷的實(shí)際轉(zhuǎn)變，協(xié)調(diào)所有機(jī)組的負(fù)荷，執(zhí)行實(shí)施操控。在符合電力系統(tǒng)供電所需與不轉(zhuǎn)變當(dāng)前發(fā)電設(shè)施及水工建筑物的條件下，通過充分運(yùn)用水能資源，提升電站以及系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)，依照系統(tǒng)分析理論以及最優(yōu)化技術(shù)編制方案進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2.2 短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作。短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)需要將長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)分配至本時段的輸入，可以在最短的時段之間進(jìn)行有效搭配，打造出電站短期最佳的運(yùn)轉(zhuǎn)形式，也就是將短期電站逐日、逐時的負(fù)荷分配以及運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)進(jìn)行確定。

2.2.3 長期經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)。這是將較長時期中的有限輸入能最佳分配于較短時段，打造出所有電站長期最優(yōu)的運(yùn)轉(zhuǎn)形式。將水庫優(yōu)化調(diào)度作為中心，并執(zhí)行電力系統(tǒng)長期的電力電量平衡，把水電站較長時間內(nèi)的輸入能量有效分配于較短時間當(dāng)中。

總之，三者不僅為一體，也單獨(dú)存在，從理論而言，研究需要先通過廠內(nèi)出發(fā)，再到短期與長期，而在研究當(dāng)中則將順序顛倒。

3 節(jié)能發(fā)電調(diào)度下的水電短期優(yōu)化調(diào)度方案

3.1 節(jié)能發(fā)電調(diào)度下的水電短期優(yōu)化調(diào)度的基本原則

短期運(yùn)行調(diào)度對具備短期調(diào)節(jié)性能的水電站具備良好的意義。長期最佳運(yùn)行形勢的制定對具備長期調(diào)節(jié)性能水庫的水電站十分重要。

節(jié)能發(fā)電調(diào)度中水電短期優(yōu)化需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是需要通過長期優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)方案判斷發(fā)電用水量，并且通過短期水文預(yù)報(bào)乃至相應(yīng)電力市場信息進(jìn)行編定，通過日調(diào)節(jié)庫容將水電站的水庫調(diào)節(jié)作用徹底發(fā)揮出來。

3.2 節(jié)能發(fā)電調(diào)度下的水電短期優(yōu)化調(diào)度規(guī)劃

在分析運(yùn)行方案時，應(yīng)當(dāng)先對廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的方案進(jìn)行研究，獲取電廠瞬時最佳運(yùn)轉(zhuǎn)特點(diǎn)。為研發(fā)短期最佳運(yùn)轉(zhuǎn)形式乃至平均最佳運(yùn)轉(zhuǎn)特征給予根據(jù)，再通過平均特征為依照打造長遠(yuǎn)最佳運(yùn)行方案。在執(zhí)行當(dāng)中，需與運(yùn)行方案的研制過程不同。

預(yù)報(bào)與調(diào)度成為水電站優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)的重要方面。正確、穩(wěn)定的報(bào)道信息，對調(diào)度的決策具有決定性的作用，成為調(diào)度成功的重要保障。

3.3 電站短期優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)

將長期優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)向目前時段的輸入能量在較短時段中有效分配，依照電站逐日、逐小時乃至更短的時段的最佳負(fù)荷分配方案給予工作。短時間運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)度對短時間調(diào)節(jié)性能的水電站更加具有意義。長期最佳運(yùn)轉(zhuǎn)形式的制定對具備長遠(yuǎn)調(diào)節(jié)性能的水電站更加重要。

4 節(jié)能發(fā)電調(diào)度下的水電短期優(yōu)化調(diào)度分析

對于電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)而言，系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全、經(jīng)濟(jì)成為所有方面的基本依據(jù)，發(fā)電量與調(diào)峰均屬于電站發(fā)電調(diào)度的必備要求。因?yàn)樗娬静倏氐撵`活度，常處在優(yōu)先考量調(diào)峰乃至發(fā)電的位置。對于水電系統(tǒng)的短期發(fā)電調(diào)度而言，調(diào)度是為了在具體狀況的改變下有效運(yùn)轉(zhuǎn)電網(wǎng)。通過對節(jié)能發(fā)電中的水電系統(tǒng)短期調(diào)度運(yùn)轉(zhuǎn)給予分析，對實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中遭遇的問題進(jìn)行處理。

4.1 所有電站的狀況

通過對汛期代表日的核算，系統(tǒng)所有水電站處理的過程，從結(jié)果來看，在汛期中以發(fā)電效益為目的，所有電站均具有較高的收益，基本狀況依舊為枯水期，調(diào)節(jié)性能良好的電站通常能夠均勻發(fā)電，而調(diào)節(jié)性能不佳的電站，則通過前期儲水，而在后期進(jìn)行發(fā)電。因?yàn)檠雌诰哂休^大的入庫流量，大電站又轉(zhuǎn)為基荷，所有電站都具有較為明顯的發(fā)電趨勢，特別對于枯期自身具備相應(yīng)的峰谷顯現(xiàn)的一些調(diào)節(jié)性能較差的電站，均呈現(xiàn)出高發(fā)趨勢。一些電站出力波動過大，是因?yàn)榫哂惺寄┧蛔璧K等因素。汛期來水過大時，也會產(chǎn)生一些電站全天候停止的狀態(tài)，這是因?yàn)橄掠坞娬救煊袟壦囊蛩兀@一狀況需要通過調(diào)度修改或透過束縛的環(huán)境強(qiáng)行發(fā)電。比如對于平衡電廠而言，其在出力當(dāng)中具有較頻波動，因?yàn)榘l(fā)電量過大且汛期來水十分豐沛，因此具有滿發(fā)比例，高負(fù)荷參與比例過大。

4.2 水電系統(tǒng)出力

通過水電系統(tǒng)總出力的過程可以看出，大電站在汛期中均轉(zhuǎn)向基荷，所有電站均勻發(fā)電的趨勢十分突出，剩余負(fù)荷以及系統(tǒng)負(fù)荷相互間的峰型轉(zhuǎn)變較為平行相近。水電總發(fā)電量較高，獲取了較大的發(fā)電量收益，這一收益對于節(jié)能效益、發(fā)電能力乃至經(jīng)濟(jì)效益具有較大的助益。

4.3 汛期定電量水電調(diào)峰

通過對汛期代表日采用調(diào)峰用電的最大模型核算，獲得所有水電站發(fā)電的過程，通過這一過程可以發(fā)現(xiàn)，大部分電站的出力均在早晚高峰階段有所增加，而且與谷段以及平段具有十分鮮明的差別，有些電站在谷段則加大出力狀況，這是由于汛期來水豐沛，具有相應(yīng)的水位限制，需提高放水發(fā)電，以免水位過高。并且可以看到有些電站處理當(dāng)中基本不具備頻繁跳動的狀況，這是因?yàn)檎{(diào)度功能內(nèi)的平衡電廠作用，能夠通過人工的方式選擇平衡電廠，用來平衡電站的電廠最大限度參加調(diào)峰，處理當(dāng)中可以具備跳動的狀況，而其余電站在出力時則需負(fù)荷最低持續(xù)時間的束縛。為相關(guān)電站調(diào)峰時產(chǎn)生的微小跳動狀況給予解決，將實(shí)際調(diào)度與計(jì)算結(jié)果改正產(chǎn)生的矛盾給予平衡。

因?yàn)檠雌趤硭^多，眾多電站出力進(jìn)行裝機(jī)，一些電站基本整天滿發(fā)。處于汛期階段，會產(chǎn)生電站全天候停止的狀態(tài)，主要是因?yàn)橄掠坞娬菊鞐壦纬?，從而盡可能少棄水而成為束縛的條件，這一狀況中，一些必須通過調(diào)度修正或透過束縛因素強(qiáng)制發(fā)電。汛期入庫流量過大，眾多電站因?yàn)闈M發(fā)而令調(diào)峰效果受到阻礙。

5 結(jié)語

總而言之，在電力工程的發(fā)展下，水電系統(tǒng)將由電力系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用實(shí)現(xiàn)最低化而將統(tǒng)一的調(diào)度方式改變成水電體系追尋相互效益最大競爭的形式，為電力市場氛圍中的電站調(diào)度迎來全新的內(nèi)容及挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：張偉華（1970-），國網(wǎng)江西省電力公司柘林水電廠調(diào)度班長，工程師。

（責(zé)任編輯：小 燕）