梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度系統(tǒng)的開發(fā)與應用分析

吳攀++張飛峰

摘 要：對梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度系統(tǒng)進行開發(fā)與應用有利于減少水資源的消耗量，能有效的提高其綜合發(fā)電效益。文章首先闡述了對梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度系統(tǒng)進行開發(fā)的必要性，接著對模塊功能做了詳細的介紹，又對梯級電廠水電調度技術進行了介紹，最后闡述了信息化的水電調度系統(tǒng)，促進經濟效益的發(fā)揮與水電資源的充分利用。希望文章可以在一定程度上給相關的專業(yè)學者提供參考與借鑒，如有不足之處，還望批評指正。

關鍵詞：梯級水電站；聯(lián)合優(yōu)化；調度系統(tǒng)；開發(fā)與應用；探究分析

1 對梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度系統(tǒng)進行開發(fā)的必要性

對梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度系統(tǒng)的開發(fā)是順應時代的發(fā)展潮流，必要性體現(xiàn)在如下幾點：

第一，梯級水電站之間有水、電兩方面的聯(lián)系，同一水系上的梯級水電站能夠相互協(xié)調，從整體利益聯(lián)合發(fā)電，進而取得更好的社會效益與經濟效益；第二，水電是一種無污染、可再生的綠色清潔能源，在地球傳統(tǒng)能源日益緊張的情況之下，率先開發(fā)梯級水電站且利用水資源，不僅有利于減低運費，提高水資源的使用效率，還能夠保護生態(tài)環(huán)境；第三，該系統(tǒng)是在水流量預測與區(qū)域負荷預測的基礎之上，得到各個梯級水電站之間的站內機組出力、負荷分配、機組組合狀態(tài)，可以便于調度員發(fā)出調度命令，使得機組出力一目了然?？偟膩碚f，對梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度系統(tǒng)進行開發(fā)與應用是與時俱進的，非常有必要性。

2 模塊功能介紹

2.1 梯級水電站出力分配與機組組合

梯級水電站出力分配與機組組合旨在應對短期調度需求與特殊情形，綜合考慮多種多樣約束形式的常規(guī)運行方式，實現(xiàn)依據不同時期（洪澇時期語言干旱時期）憑借水量的多少來調控各梯級水電站進行發(fā)電。梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度系統(tǒng)的重心就是機組優(yōu)化的組合功能與梯級水電站的出力分配，它能夠達到梯級水電站群各水電站內各個機組的組合情況與在相同時刻的出力分布。該模型的首要前提就是下文所要提到的區(qū)域電網負荷預測與水流量預測，再輔助以必要的機組汽濁振動區(qū)、生態(tài)平衡約束、單位出力耗水量等客觀條件，還要利用優(yōu)化升級的軟件對其進行多目標化模型建立。

2.2 區(qū)域電網負荷預測

區(qū)域電網負荷預測是調度功能的一部分，各個模塊在功能上是相互獨立的，但在先后順序上是緊密連接的，它是建立在當前社會經濟發(fā)展與電力需求實際情況的基礎之上，此系統(tǒng)指的就是當前幾種較為常用的短期負荷預測方法。區(qū)域電網負荷預測流程的具體步驟依次是輸入訓練數(shù)據、對氣溫與負荷等各種數(shù)據進行統(tǒng)一的歸一化處理、采newff建立神經網絡并確定相關參數(shù)、使用BP網絡訓練網絡、輸入驗證集數(shù)據以得到最終的預測結果。負荷預測工作還要結合客觀的自然條件、增容決策與電力系統(tǒng)的運行特性，實現(xiàn)對未來某個特定時刻的電力負荷需求得出預先的估計與推測。

2.3 梯級水電站群水流量預測

根據調查研究顯示，我國水利資源蘊藏量與可開發(fā)容量均居世界第一，且梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度系統(tǒng)具有修改與參數(shù)查詢的功能，以及對水流量進行科學合理的預測功能，以便及時更新數(shù)據庫，使得運算結果更為滿意，進一步加強對水流量的調控。水流量預測指的就是系統(tǒng)用來預測的模型算法與程序的開發(fā)過程，具體的流程就是輸入原始數(shù)據，進行平穩(wěn)性校驗以便做出數(shù)據差分處理，采用的模型是時間序列中的ARIMA模型，有助于對水流量做出定階與參數(shù)估計，接著就是適應性檢驗，最后一步就是輸入測試集數(shù)據以得到預測結果。此外，還要輔助于必要的氣壓、濕度、溫度等自然因素，加強預測結果的真實性，總之，要不斷強化對于梯級水電站群的水流量預測，節(jié)約水資源。

3 梯級電廠水電調度技術

3.1 實時調度控制技術與水電計劃調度技術

首先，梯級水電站的實際運行經常由于電網負荷需求的不穩(wěn)定性與水庫入庫來水的隨機性使得其與理想中的計劃存在一定的誤差，這就需要實施水電計劃調度技術，降低誤差的概率，并且及時修正原計劃。水電計劃調度技術主要是結合計劃調整、預測監(jiān)管、偏差修正、對策分析、預警報警等，實現(xiàn)資源利用率與經濟社會的綜合效益。其次，實時調度控制技術的使用要兼顧到尾水銜接、區(qū)間徑流、水力與電力平衡、流達時間與站間通信等一系列的問題，還要求各臺機組與集控中心實現(xiàn)共同合作，進而良好的解決電網中調峰、事故備用與調頻等各種問題，希望相關的專業(yè)負責人注重對此技術的運用與推廣。

3.2 電力市場水電調度

梯級電廠水電調度技術的另一大分支就是電力市場水電調度，電力市場水電調度是水電廠完整的水電聯(lián)調系統(tǒng)中必不可少的一部分，電力市場水電調度的廣泛普及有助于提高企業(yè)的生產效率與競爭力，進而從整體上全面的增強水電廠的經營管理水平與生產技術。近年來，我國的電力市場還處在實驗的階段，市場規(guī)則在各個電力市場的推進過程中進行了多次的修改，逐步加強水電廠參與市場競價的實力，促進梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度系統(tǒng)的開發(fā)與應用，最終實現(xiàn)水力發(fā)電企業(yè)的資源配置，所以，具有深遠的研究價值與現(xiàn)實意義，希望梯級水電站的開發(fā)創(chuàng)新人員加強對電力市場水電調度的廣泛推廣與實際應用。

3.3 長、中、短期來水預報技術

長、中、短期來水預報技術主要分為兩個階段，就短期來水預報來說，要把定量降水預報結果與氣象降雨觀測二者緊密的結合在一起，并及時引入到預報模型中做出科學合理的預報與校正，結合人類活動影響、地理全球定位系統(tǒng)技術、遙感技術等方面的應用，進而可以在一定程度上提高預報的準確度與精細度，它在應用上也更具有地域上的特點，主要是建立在物理成因法這個堅實的基礎之上的。就中長期來水預報來說，數(shù)理統(tǒng)計方法滿足了水庫長期調度計劃需求，實現(xiàn)最優(yōu)的組合預測與概率預報，科學的預測江河與水庫年月徑流量?？傊?，對各個期間進行來水預報有利于最大化的提高水量與水頭的使用效率，還有助于科學合理的調整與安排水電站的發(fā)電計劃。

4 信息化的水電調度系統(tǒng)

梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度系統(tǒng)之所以能實現(xiàn)就在于計算機信息技術的逐步發(fā)展，實現(xiàn)水電聯(lián)合優(yōu)化調度目標的堅實基礎就是計算機與其他硬件集群系統(tǒng)、接口與圖像設施、中間件與通信系統(tǒng)、軟件集群系統(tǒng)等等。梯級水電調度系統(tǒng)的計算機基礎支撐軟件設計目標主要涵蓋使用通用平臺的設計思想，最大化的提高監(jiān)控系統(tǒng)的可擴展性、工程化、靈活性；支持大型商用數(shù)據庫作為數(shù)據平臺，維護數(shù)據的完整性與一致性，研究高效的檢索機制與數(shù)據存儲；采用面向對象的技術業(yè)務組件模塊包括接口關系、業(yè)務組件、數(shù)據模型等。進而改善生產運行人員的工作條件，提高自動化管理水平與機組發(fā)電效率，增加經濟效益。

5 結束語

綜上所述，本文探究梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調度系統(tǒng)的開發(fā)與應用分析具有重要的現(xiàn)實性意義，近年來，我國的水資源開發(fā)程度日益提高，可以開發(fā)的江河流域已經不多，基本已形成或正在形成梯級電站，但是大多數(shù)的水電站不兼顧上下游電站的效益，造成整個水系上資源的不合理使用，導致整體經濟效益較低。而梯級水電站聯(lián)合發(fā)電調度優(yōu)化的確定在整個電網經濟與安全穩(wěn)定運行中發(fā)揮著非常重要的作用，這可以科學、客觀的反映出梯級水電站的運行情況，能夠為系統(tǒng)調度員做出最佳調度決策提供一定的依據，使其更具有可行性與適用性，進而促進經濟的健康快速發(fā)展。

參考文獻

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