智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)

[南瑞集團(tuán)（國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院）有限公司，江蘇省南京市 210003]

0 引言

智能水電廠是適應(yīng)智能電網(wǎng)源網(wǎng)協(xié)調(diào)要求，以信息數(shù)字化、通信網(wǎng)絡(luò)化、集成標(biāo)準(zhǔn)化、運(yùn)管一體化、業(yè)務(wù)互動(dòng)化、運(yùn)行最優(yōu)化、決策智能化為特征，采用智能電子裝置（IED）及智能設(shè)備，自動(dòng)完成采集、測(cè)量、控制、保護(hù)等基本功能，具備基于一體化平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、在線分析評(píng)估決策支持、安全防護(hù)多系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)等智能應(yīng)用組件，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效、友好互動(dòng)目標(biāo)的水電廠[1]。建設(shè)智能水電廠可以提升水電生產(chǎn)管理水平和層次，合理調(diào)配流域水資源，提高流域水能資源利用率，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[2]。

水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是由多個(gè)緊密關(guān)聯(lián)的部分組成的復(fù)雜大系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題，涉及水文預(yù)報(bào)、水庫(kù)調(diào)度、電力控制等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，既有注重水資源利用效率的非實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度，又有注重電力運(yùn)行安全的實(shí)時(shí)優(yōu)化控制[3]。傳統(tǒng)水電廠對(duì)以上領(lǐng)域分別開(kāi)展研究和系統(tǒng)建設(shè)，缺乏整體性的頂層優(yōu)化設(shè)計(jì)，導(dǎo)致水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的整體性和協(xié)調(diào)性不足。

針對(duì)以上問(wèn)題，智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)基于智能水電廠一體化管控平臺(tái)，在數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)和系統(tǒng)層面對(duì)傳統(tǒng)水電廠電力運(yùn)行和水庫(kù)調(diào)度進(jìn)行了深度融合，提高水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的整體性、協(xié)調(diào)性和精細(xì)化程度，在安全可靠的基礎(chǔ)上，支撐智能水電廠經(jīng)濟(jì)高效的目標(biāo)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

智能水電廠的體系結(jié)構(gòu)自下而上可以依次分為一體化基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)、現(xiàn)地測(cè)控系統(tǒng)、智能一體化管控平臺(tái)和各類應(yīng)用系統(tǒng)[4]。其中一體化管控平臺(tái)以基礎(chǔ)支撐系統(tǒng)、現(xiàn)地測(cè)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)信息流和業(yè)務(wù)流的統(tǒng)一管理和應(yīng)用服務(wù)，為包括水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在內(nèi)的諸多應(yīng)用提供統(tǒng)一的基礎(chǔ)支撐。

1.1 一體化管控平臺(tái)

一體化管控平臺(tái)嚴(yán)格遵循公開(kāi)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)面向設(shè)備對(duì)象、具備數(shù)據(jù)自描述能力的信息建模，構(gòu)建統(tǒng)一、開(kāi)放的水電標(biāo)準(zhǔn)通信總線，實(shí)現(xiàn)不同電力二次安全分區(qū)之間的可靠數(shù)據(jù)信息同步機(jī)制。平臺(tái)采用面向服務(wù)（SOA）的體系架構(gòu)，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、訪問(wèn)、監(jiān)視和預(yù)警平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)水電廠全景數(shù)據(jù)監(jiān)視，為電調(diào)、水調(diào)等各類業(yè)務(wù)提供基礎(chǔ)應(yīng)用服務(wù)組件管理與發(fā)布服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)之間的友好互動(dòng)，對(duì)外提供標(biāo)準(zhǔn)化的二次開(kāi)發(fā)接口，實(shí)現(xiàn)與第三方模型及業(yè)務(wù)系統(tǒng)的相互接入與有效協(xié)同，為不同安全區(qū)內(nèi)的各類自動(dòng)化系統(tǒng)提供統(tǒng)一的軟件運(yùn)行平臺(tái)[1]。一體化管控平臺(tái)是整個(gè)水電廠統(tǒng)一的應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)，為水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)各組件提供了統(tǒng)一的運(yùn)行環(huán)境和數(shù)據(jù)支撐，并提供了各類模型公用參數(shù)的同步機(jī)制[5]。其架構(gòu)如圖1所示。

圖1 一體化管控平臺(tái)總體架構(gòu)圖Fig.1 Graph of unified control and management platform architecture

1.2 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)架構(gòu)

水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)以一體化管控平臺(tái)為基礎(chǔ)，主要涵蓋水電廠自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）、流域經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）、水文預(yù)報(bào)、發(fā)電調(diào)度、防洪調(diào)度等組件。其中，自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）、流域經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）部署于電力系統(tǒng)安全I(xiàn)區(qū)，以梯級(jí)水電站群最小耗水量、最小耗能量等為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)電力系統(tǒng)電力電量平衡和安全穩(wěn)定要求，考慮各電站機(jī)組振動(dòng)區(qū)和運(yùn)行工況等約束條件，通過(guò)水電站間和站內(nèi)機(jī)組間的聯(lián)合實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)水電站實(shí)時(shí)控制的安全性和經(jīng)濟(jì)性；水文預(yù)報(bào)、發(fā)電調(diào)度、防洪調(diào)度等組件部署于電力系統(tǒng)安全I(xiàn)I區(qū)，根據(jù)考慮防洪等綜合利用、電網(wǎng)和電廠運(yùn)行約束，水電廠當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和預(yù)計(jì)來(lái)水，制定水電廠中長(zhǎng)期、短期運(yùn)行和日內(nèi)滾動(dòng)修正方案，實(shí)現(xiàn)水電廠在時(shí)間尺度上由大到小的嵌套運(yùn)行，保證水電廠在其水庫(kù)調(diào)節(jié)能力相應(yīng)時(shí)間尺度內(nèi)的長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中的安全經(jīng)濟(jì)。

（1）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)在智能水電廠架構(gòu)中的位置。

智能水電廠通過(guò)建立公共信息模型，并基于一體化管控平臺(tái)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問(wèn)和消息通信等基礎(chǔ)服務(wù)，將水文預(yù)報(bào)、發(fā)電能力預(yù)測(cè)、發(fā)電調(diào)度、洪水調(diào)度、風(fēng)險(xiǎn)分析、實(shí)時(shí)調(diào)度、流域經(jīng)濟(jì)調(diào)度與控制（EDC）、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）、水文預(yù)報(bào)精度評(píng)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)進(jìn)行耦合，組成智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)。其在智能水電廠總體架構(gòu)中位置見(jiàn)圖2。

（2）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水電聯(lián)調(diào)模式。

傳統(tǒng)水電廠水庫(kù)調(diào)度僅關(guān)注計(jì)劃編制、執(zhí)行情況檢查、計(jì)劃修正環(huán)節(jié)，而電力運(yùn)行僅關(guān)注計(jì)劃執(zhí)行環(huán)節(jié)[3]，兩者獨(dú)立運(yùn)行，相互之間無(wú)數(shù)據(jù)共享和互動(dòng)，采用的參數(shù)定值、數(shù)學(xué)模型和優(yōu)化策略也不盡一致，導(dǎo)致執(zhí)行與計(jì)劃偏差和頻繁的修正調(diào)整。智能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)基于一體化平臺(tái)的支撐，實(shí)現(xiàn)水電廠I區(qū)的電力運(yùn)行和II區(qū)水庫(kù)調(diào)度之間的信息互通、模型共用、功能互動(dòng)、業(yè)務(wù)閉環(huán)。智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行方式見(jiàn)圖3。

（3）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行業(yè)務(wù)流程。

智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)按照業(yè)務(wù)流程包括分析預(yù)測(cè)、計(jì)劃制定與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、執(zhí)行跟蹤及滾動(dòng)修正、評(píng)價(jià)考核幾個(gè)環(huán)節(jié)，分析預(yù)測(cè)部分進(jìn)行水電廠來(lái)水和發(fā)電能力預(yù)測(cè)，發(fā)電調(diào)度和防洪調(diào)度利用其預(yù)測(cè)結(jié)果制定水電廠運(yùn)行計(jì)劃和方案，并對(duì)其進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，提交建議計(jì)劃并獲取下達(dá)計(jì)劃后，通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)度和流域經(jīng)濟(jì)調(diào)度與控制對(duì)計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)行跟蹤、趨勢(shì)預(yù)測(cè)，根據(jù)情況對(duì)運(yùn)行計(jì)劃滾動(dòng)調(diào)整，執(zhí)行完成后，對(duì)預(yù)測(cè)、調(diào)度、執(zhí)行情況進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與考核分析，并將評(píng)價(jià)分析成果反饋至相應(yīng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊。整體業(yè)務(wù)流程見(jiàn)圖4。

圖2 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)在智能水電廠業(yè)務(wù)部署示意圖Fig.2 The disposal diagram of economic operation system in smart hydroelectric power plant

圖3 智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行示意Fig.3 The running diagram of economic operation system in smart hydroelectric power plant

圖4 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)整體業(yè)務(wù)流程Fig.4 The business flow chart of economic operation system

2 系統(tǒng)軟件功能

經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)功能分為水文預(yù)報(bào)、發(fā)電能力預(yù)測(cè)、發(fā)電調(diào)度、洪水調(diào)度、風(fēng)險(xiǎn)分析、實(shí)時(shí)調(diào)度、流域經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、自動(dòng)電壓控制（AVC）、水文預(yù)報(bào)精度評(píng)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)等模塊。其主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）水文預(yù)報(bào)。

水文預(yù)報(bào)實(shí)現(xiàn)水電站入庫(kù)或區(qū)間來(lái)水預(yù)測(cè)，主要包括中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)、日徑流預(yù)報(bào)、短期來(lái)水預(yù)報(bào)、洪水預(yù)報(bào)模塊，其以不同的時(shí)段預(yù)報(bào)未來(lái)1年、數(shù)日和數(shù)小時(shí)的水電站入庫(kù)或區(qū)間來(lái)水流量。軟件實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)對(duì)象、預(yù)報(bào)方案選擇、模型輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)獲取及修改、預(yù)報(bào)計(jì)算、預(yù)報(bào)結(jié)果圖表展示和修正、預(yù)報(bào)結(jié)果發(fā)布、存儲(chǔ)和管理、在線滾動(dòng)預(yù)報(bào)等功能。

（2）發(fā)電調(diào)度。

發(fā)電調(diào)度包括長(zhǎng)期、中期、短期發(fā)電調(diào)度，其以月、旬、日、小時(shí)、15分鐘等不同的計(jì)算時(shí)段類型，根據(jù)相應(yīng)的入庫(kù)或區(qū)間來(lái)水預(yù)報(bào)，計(jì)算制定水電站未來(lái)1年、數(shù)日或次日等計(jì)算時(shí)段內(nèi)的發(fā)電計(jì)劃。計(jì)劃制定過(guò)程中，通過(guò)長(zhǎng)中短期計(jì)劃的套接，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間尺度計(jì)劃對(duì)短時(shí)間尺度計(jì)劃的指導(dǎo)或約束，保證長(zhǎng)期優(yōu)化策略的在運(yùn)行中得以實(shí)施和執(zhí)行。軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算對(duì)象和目標(biāo)選擇、計(jì)算參數(shù)和約束條件自動(dòng)獲取及修改、方案計(jì)算及結(jié)果圖表展示、多方案對(duì)比分析、計(jì)算結(jié)果發(fā)布、方案存儲(chǔ)和管理等功能。

（3）洪水調(diào)度。

洪水調(diào)度遵照水電站自身的防洪任務(wù)和防洪調(diào)度規(guī)程，根據(jù)電站來(lái)水預(yù)報(bào)，對(duì)入庫(kù)洪水進(jìn)行攔蓄和控制泄放，保障工程或下游防護(hù)對(duì)象的安全，并盡可能地發(fā)揮水庫(kù)最大的綜合效益。軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算對(duì)象和模式選擇、計(jì)算參數(shù)和約束條件自動(dòng)獲取及修改、方案計(jì)算及結(jié)果圖表展示、多方案對(duì)比分析、計(jì)算結(jié)果發(fā)布、方案存儲(chǔ)和管理功能。

（4）風(fēng)險(xiǎn)分析。

風(fēng)險(xiǎn)分析針對(duì)發(fā)電調(diào)度、洪水調(diào)度制定的計(jì)劃方案，考慮水電站來(lái)水預(yù)報(bào)、電力負(fù)荷需求的精度或偏差，評(píng)估其執(zhí)行過(guò)程中無(wú)法完成預(yù)期目標(biāo)或突破約束條件等事件發(fā)生的可能性或偏離程度，為方案的選擇及其在執(zhí)行中進(jìn)行合理規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)提供分析支撐。軟件實(shí)現(xiàn)方案選擇、風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)分析計(jì)算、結(jié)算結(jié)果展示等功能。

（5）實(shí)時(shí)調(diào)度。

實(shí)時(shí)調(diào)度實(shí)現(xiàn)短期發(fā)電調(diào)度、計(jì)劃執(zhí)行與控制的銜接的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其在線跟蹤和監(jiān)視流域水雨情和梯級(jí)各水電站運(yùn)行情況，依據(jù)在線滾動(dòng)的短期來(lái)水預(yù)測(cè)和電力調(diào)度下達(dá)的未來(lái)或次日的發(fā)電計(jì)劃，對(duì)電站水庫(kù)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)視、日內(nèi)剩余時(shí)段或未來(lái)24小時(shí)趨勢(shì)預(yù)測(cè)、趨勢(shì)越限報(bào)警，并根據(jù)運(yùn)行目標(biāo)完成或偏差情況，滾動(dòng)調(diào)整電站出力、水庫(kù)蓄泄計(jì)劃。

（6）流域經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制。

流域經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）綜合考慮流量平衡、電量平衡、站間負(fù)荷轉(zhuǎn)移、站間聯(lián)合躲避振動(dòng)區(qū)等調(diào)度約束，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)負(fù)荷實(shí)時(shí)優(yōu)化分配、梯級(jí)發(fā)電流量平衡、梯級(jí)電站庫(kù)水位聯(lián)合控制、梯級(jí)電站電網(wǎng)潮流平衡控制、運(yùn)行異常應(yīng)急響應(yīng)等功能，協(xié)同各水電廠AGC軟件對(duì)流域水電站間水位調(diào)整及負(fù)荷分配進(jìn)行在線自動(dòng)優(yōu)化控制。

（7）預(yù)報(bào)精度評(píng)定。

預(yù)報(bào)精度評(píng)定根據(jù)預(yù)報(bào)時(shí)段和類型相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在水電站預(yù)報(bào)來(lái)水發(fā)生后，將預(yù)報(bào)過(guò)程與實(shí)測(cè)過(guò)程進(jìn)行對(duì)比分析，評(píng)定預(yù)報(bào)結(jié)果的優(yōu)劣。軟件實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)斷面及其歷史預(yù)報(bào)結(jié)果和相應(yīng)實(shí)際來(lái)水的自動(dòng)提取、預(yù)報(bào)和實(shí)際來(lái)水的對(duì)比分析、精度評(píng)定計(jì)算及計(jì)算結(jié)果的展示等功能。

（8）經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)。

經(jīng)濟(jì)運(yùn)行評(píng)價(jià)根據(jù)電站歷史采集、計(jì)劃、運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)合格率、調(diào)優(yōu)化增發(fā)電量、水能利用提高率、調(diào)峰棄水損失電量、發(fā)電負(fù)荷率、耗水率、水量利用率、裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)等指標(biāo)，評(píng)價(jià)電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的成效。軟件實(shí)現(xiàn)指標(biāo)計(jì)算數(shù)據(jù)的自動(dòng)獲取、指標(biāo)計(jì)算及成果展示、成果統(tǒng)計(jì)分析和管理等功能。

3 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

（1）水文預(yù)報(bào)。

水文預(yù)報(bào)是智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。對(duì)于中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，其具有較長(zhǎng)的預(yù)見(jiàn)期，能夠在解決防洪與抗旱、蓄水與棄水及各部門用水之間矛盾時(shí)及早采取措施進(jìn)行統(tǒng)籌安排，以獲取最大的效益；對(duì)于短期來(lái)水預(yù)報(bào)和洪水預(yù)報(bào)，其預(yù)報(bào)的精度、預(yù)見(jiàn)期直接影響電站的運(yùn)行決策，在洪水來(lái)臨前進(jìn)行預(yù)泄將有效保障下游城市的防洪安全；同時(shí)對(duì)洪尾的攔蓄則會(huì)抬高水庫(kù)水頭，提高后期的發(fā)電收益。

對(duì)于智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)，水文預(yù)報(bào)一方面基于一體化管控平臺(tái)，獲取全球共享氣象站點(diǎn)信息、衛(wèi)星數(shù)據(jù)降雨和雪蓋信息、氣象系統(tǒng)歷史實(shí)況和預(yù)報(bào)信息、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)等信息，并研究無(wú)資料地區(qū)水文預(yù)報(bào)、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和水文預(yù)報(bào)耦合、結(jié)合DEM數(shù)據(jù)的預(yù)報(bào)建模等模型和方法，豐富預(yù)報(bào)模型和方法，提升預(yù)報(bào)的精度、預(yù)見(jiàn)期和適應(yīng)性；另一方面通過(guò)預(yù)報(bào)成果的共享、分析挖掘和軟件功能提升其對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的支撐能力，包括洪水的預(yù)警技術(shù)、預(yù)報(bào)結(jié)果的隨機(jī)性規(guī)律分析、流域歷史典型洪水分析等。

（2）發(fā)電調(diào)度。

中長(zhǎng)期發(fā)電調(diào)度是有調(diào)節(jié)水庫(kù)的水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中的重要環(huán)節(jié)，其制定的計(jì)劃方案指導(dǎo)短期發(fā)電計(jì)劃方案的制定和實(shí)時(shí)運(yùn)行方式，支撐水電廠長(zhǎng)期和總體的高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。傳統(tǒng)的水電廠發(fā)電調(diào)度中長(zhǎng)期調(diào)度主要采用以水定電方式，根據(jù)中長(zhǎng)期來(lái)水預(yù)測(cè)或多年來(lái)水情況，在滿足水電廠承擔(dān)任務(wù)前提下，以自身發(fā)電量或發(fā)電效益最大等為目標(biāo)，制定水電廠水庫(kù)中長(zhǎng)期運(yùn)行計(jì)劃方案。隨著水電和新能源電站持續(xù)快速開(kāi)發(fā)，電力電量富余增加，以及特高壓電網(wǎng)持續(xù)建設(shè)和電力體制改革的推進(jìn)，水電廠運(yùn)行管理的外部環(huán)境有巨大變化，智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)增加電網(wǎng)運(yùn)行和電力市場(chǎng)需求及環(huán)境等信息的獲取，建立適應(yīng)各種電力市場(chǎng)和電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境下的發(fā)電能力預(yù)測(cè)分析模型和軟件功能，支撐水電廠經(jīng)濟(jì)指標(biāo)核算和競(jìng)價(jià)決策。

短期發(fā)電調(diào)度是智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要內(nèi)容，短期發(fā)電調(diào)度要承接中長(zhǎng)期發(fā)電調(diào)度計(jì)劃的運(yùn)行策略指導(dǎo)，其計(jì)劃方案?jìng)?cè)重于水電廠出力計(jì)劃的制定，并直接應(yīng)用于電力運(yùn)行。傳統(tǒng)短期發(fā)電調(diào)度受制于計(jì)算機(jī)性能和算法的局限，對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行安全運(yùn)行約束和機(jī)組運(yùn)行特性與工況考慮較少。智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)將短期發(fā)電調(diào)度與流域經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）和水電廠自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）進(jìn)行耦合，增加考慮了機(jī)組不可運(yùn)行區(qū)、頻繁啟停、頻繁穿越不可運(yùn)行區(qū)、大規(guī)模負(fù)荷轉(zhuǎn)移、機(jī)組檢修計(jì)劃等相關(guān)運(yùn)行約束條件，并結(jié)合水文預(yù)報(bào)中的河道演算方法考慮水電站間水流時(shí)滯，提高優(yōu)化運(yùn)行方案的可用性，提升水電廠運(yùn)行效率和效益。

（3）洪水調(diào)度。

傳統(tǒng)洪水調(diào)度大多只考慮泄洪設(shè)施的整體泄流，難以根據(jù)閘門調(diào)度規(guī)程和指令快速制定出較為理想的洪水調(diào)度過(guò)程。智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)防洪調(diào)度依據(jù)水電站當(dāng)前及洪水期內(nèi)運(yùn)行特性，動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)面臨洪水過(guò)程，預(yù)判其相應(yīng)于水庫(kù)當(dāng)前運(yùn)行狀況的洪水風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，結(jié)合現(xiàn)有的削峰、預(yù)泄、錯(cuò)峰等洪水調(diào)度方法，進(jìn)行自適應(yīng)洪水分級(jí)調(diào)度，實(shí)現(xiàn)水庫(kù)完成防洪任務(wù)前提下的水資源合理利用。在此基礎(chǔ)上，考慮閘門允許開(kāi)度集、閘門操作水位、閘門啟閉順序、閘門開(kāi)度組合等限制條件，建立基于可變規(guī)則的閘門群實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度模型及實(shí)時(shí)求解算法，實(shí)現(xiàn)根據(jù)預(yù)報(bào)入庫(kù)洪水過(guò)程自動(dòng)制定閘門優(yōu)化操作過(guò)程方案。

（4）實(shí)時(shí)調(diào)度。

由于流域來(lái)水和電力負(fù)荷需求預(yù)測(cè)與實(shí)際存在偏差，發(fā)電計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中，需要在線跟蹤水電站水庫(kù)實(shí)際來(lái)水和運(yùn)行情況，綜合考慮水資源綜合利用和優(yōu)化發(fā)電，在線分析并根據(jù)需要調(diào)整運(yùn)行方案，經(jīng)上級(jí)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)后下達(dá)給梯級(jí)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制和水電廠自動(dòng)發(fā)電控制進(jìn)行控制執(zhí)行。實(shí)時(shí)調(diào)度既可以按照短期發(fā)電調(diào)度的模型進(jìn)行滾動(dòng)修正計(jì)算，也可以利用歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)建立的專家知識(shí)庫(kù)以及推理策略，進(jìn)行在線調(diào)度計(jì)算，另外還可以根據(jù)電量、水量等控制目標(biāo)進(jìn)行仿真分析計(jì)算，進(jìn)行修正方案計(jì)算。

（5）梯級(jí)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（EDC）。

流域經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制實(shí)現(xiàn)流域水電站群實(shí)時(shí)有功負(fù)荷在電站間的優(yōu)化分配和庫(kù)水位組合的動(dòng)態(tài)控制，并在線協(xié)同水電廠自動(dòng)發(fā)電控制（AGC），共同完成流域水電站群實(shí)時(shí)總負(fù)荷在梯級(jí)水電站間和水電站機(jī)組間的優(yōu)化分配。梯級(jí)經(jīng)濟(jì)調(diào)度與控制一方面通過(guò)前饋控制機(jī)制降低水位越限的概率，另一方面采用多目標(biāo)優(yōu)化思想，建立在滿足水位控制需求和相關(guān)約束條件下，以最小耗能量為目標(biāo)的優(yōu)化模型和實(shí)時(shí)解算方法。

（6）運(yùn)行調(diào)度耦合。

智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)行調(diào)度耦合機(jī)制將側(cè)重于水庫(kù)蓄泄和電站發(fā)電計(jì)劃方案制定的水文預(yù)報(bào)與發(fā)電調(diào)度等應(yīng)用和側(cè)重于實(shí)時(shí)控制的梯級(jí)經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制與水電廠發(fā)電控制等應(yīng)用的深度耦合，支持一體化的閉環(huán)調(diào)控。耦合主要包括優(yōu)化策略、數(shù)學(xué)模型、定值參數(shù)、數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程多個(gè)層面。在優(yōu)化策略和數(shù)學(xué)模型方面，針對(duì)不同的業(yè)務(wù)需求確定一致的計(jì)劃制作與運(yùn)行控制業(yè)務(wù)需求和目標(biāo)，并保證發(fā)電調(diào)度、流域經(jīng)濟(jì)調(diào)度與控制和水電廠自動(dòng)發(fā)電控制應(yīng)用在參數(shù)、約束條件、計(jì)算算法上的一致性。在定值參數(shù)方面，在模型和算法的建立上，采用統(tǒng)一的參數(shù)體系，并在系統(tǒng)功能上實(shí)現(xiàn)參數(shù)的同步，以保持一致。在數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)流程方面，通過(guò)針對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的各業(yè)務(wù)需求的梳理和整體設(shè)計(jì)，并基于一體化管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)功能的連貫、順暢的無(wú)縫銜接。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文完整介紹了智能水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)，涵蓋了系統(tǒng)架構(gòu)、軟件功能和關(guān)鍵技術(shù)方面內(nèi)容。系統(tǒng)以一體化管控平臺(tái)為基礎(chǔ)，對(duì)水電廠業(yè)務(wù)和功能需求進(jìn)行的整體分析與設(shè)計(jì)，打破水電廠電力二次安全分區(qū)和傳統(tǒng)水調(diào)電調(diào)業(yè)務(wù)分割對(duì)水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的約束，實(shí)現(xiàn)完整統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交互和業(yè)務(wù)功能，促進(jìn)了水電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的提升和水能資源的充分利用。

未來(lái)，隨著特高壓電網(wǎng)持續(xù)建設(shè)和電力體制改革的推進(jìn)，以及風(fēng)光電源大規(guī)模接入電網(wǎng)情況下對(duì)水電互補(bǔ)調(diào)節(jié)需求的增加，還需要經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)在跨區(qū)域聯(lián)合運(yùn)行情況下的業(yè)務(wù)方式和模型、電力市場(chǎng)背景下的水電廠競(jìng)報(bào)價(jià)策略仿真分析和決策支持、風(fēng)光水互補(bǔ)調(diào)度與控制等方面進(jìn)一步深入研究和應(yīng)用，支持水電廠不斷適應(yīng)新的環(huán)境和需求，持續(xù)提高安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

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