梯級聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度在節(jié)水發(fā)電中的作用分析

祁杰

【摘要】隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，電已經(jīng)成為了人們生活中的重要資源，同時也造成了電力的緊張，電力梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度在電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)、安全穩(wěn)定運行中起到了非常重要的作用，傳統(tǒng)的孤立電站發(fā)電調(diào)度模型已經(jīng)不能滿足梯級水電站運行管理的需要。本文主要對梯級水電系統(tǒng)在節(jié)水發(fā)電中的作用進(jìn)行了簡單分析。

【關(guān)鍵詞】梯級水電；優(yōu)化調(diào)度；用水量；發(fā)電量

引言：

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展人民生活水平提高，各種大小家用電氣普及，電網(wǎng)峰谷差越來越大，在節(jié)能環(huán)保的大力倡導(dǎo)下，我國提出按照節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的原則，優(yōu)先利用可再生能源。水電作為優(yōu)先調(diào)度對象，充分利用水能有效開展水庫優(yōu)化節(jié)能增發(fā)，合理利用水利資源、科學(xué)調(diào)度、降低耗水率不斷提高發(fā)電效率。

一、梯級水電調(diào)度系統(tǒng)

梯級聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度追求綜合效益最大化，是結(jié)合不同條件制定相應(yīng)的調(diào)度方法，對流域內(nèi)所有梯級電站的水力進(jìn)行預(yù)測，在保證綜合利用滿足防洪的情況下，根據(jù)優(yōu)化調(diào)度規(guī)程制定相應(yīng)的調(diào)度計劃。充分將上下游水庫間相互調(diào)節(jié)、相互補償?shù)淖饔冒l(fā)揮起來，從而能夠在特殊時期根據(jù)來水情況對水庫運行方式、和機組運行方式進(jìn)行預(yù)測。統(tǒng)一對度流域內(nèi)電站群電能和水能優(yōu)化和分配。梯級水電調(diào)度系統(tǒng)主要有短期優(yōu)化調(diào)度、長期優(yōu)化調(diào)度和廠內(nèi)優(yōu)化調(diào)度，長期優(yōu)化調(diào)度和廠內(nèi)優(yōu)化調(diào)度兩類優(yōu)化模式同短期優(yōu)化調(diào)度之間存在密不可分的關(guān)系。

二、梯級水電系統(tǒng)特殊時期優(yōu)化調(diào)度作用

梯級水電系統(tǒng)特殊時期優(yōu)化調(diào)度是根據(jù)給定期內(nèi)用水量和發(fā)電量不同，制定相應(yīng)的梯級電站的發(fā)電計劃，從而保證特殊時期內(nèi)對用水量和發(fā)電量。

2.1限定調(diào)度期內(nèi)用水量

在限定用水量的期間，通過對每個梯級間發(fā)電站補償各電站間的相互用水量和對發(fā)電出流間的過程進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而提高梯級發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益。在梯級水電系統(tǒng)給定用水量條件下優(yōu)化調(diào)度過程時，對于具有一定調(diào)節(jié)能力水庫的梯級電站調(diào)度期內(nèi)的用水量由調(diào)度期初始庫內(nèi)水位、末期庫內(nèi)水位聯(lián)合流域內(nèi)來水量綜合預(yù)測然后制定最優(yōu)的調(diào)度計劃。但是限定調(diào)度期初始庫內(nèi)水位和末期庫內(nèi)水位對于日調(diào)節(jié)電站或者徑流式電站變化不大。在限定用水量前提條件下，根據(jù)梯級電站用水量對其進(jìn)行調(diào)度，依照水電互動的原則，來制定最優(yōu)的調(diào)度方案。

2.2限定調(diào)度期內(nèi)發(fā)電量

在限定發(fā)電量的期間，可通過抬高各梯級電站水庫水頭減少總用水流量，梯級聯(lián)合調(diào)度能夠有效利用流域徑流，通過對龍頭水庫蓄水量的合理調(diào)節(jié)使得梯級聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度中水電系統(tǒng)高效經(jīng)濟(jì)、安全穩(wěn)定運行。在制定發(fā)電計劃過程中，梯級發(fā)電總量需要根據(jù)每個梯級電站的來水量并結(jié)合每個梯級電站能耗效應(yīng)確定后，依次為每個梯級電站分配相應(yīng)總發(fā)電量，通過對系統(tǒng)情況分時段短期負(fù)荷預(yù)測梯級發(fā)電總量進(jìn)行統(tǒng)計，從而獲得梯級總負(fù)荷波動再依次分配到每個梯級電站的發(fā)電機組上，得出聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的各時段綜合發(fā)電過程。

三、梯級調(diào)度在節(jié)水發(fā)電調(diào)度中的作用

隨著水庫和電站數(shù)量增加，電力產(chǎn)權(quán)利益多元化，梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度形成了一個動態(tài)的、復(fù)雜的綜合決策過程，傳統(tǒng)水庫優(yōu)化方法和對新的梯級水電站的調(diào)度需求無法滿足。梯級優(yōu)化調(diào)度是有著高度的離散性、不確定性，存在復(fù)雜的水力、電力以及上下游之間各電站相互之間的補償、相互調(diào)節(jié)的能力，需要根據(jù)每個水電站的來水量、水庫調(diào)節(jié)能力以及各個水電站間的水力、電力等情況，對各個電站間發(fā)生態(tài)流徑、發(fā)電流量效益或者負(fù)荷需求進(jìn)行優(yōu)化分配，充分發(fā)揮水庫補償效益和調(diào)節(jié)作用，使梯級聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度綜合效益最大化。

3.1合理控制庫內(nèi)水位提高梯級電站效益

在調(diào)度過程中，應(yīng)盡量增加上游水位或者減少下游水位來增加發(fā)電水頭，不同流量級下，上游的流出水位會受到下游庫內(nèi)水位的變化影響，流量越小影響越大。流量高時，上游電站流出水位受到下游庫內(nèi)水位的變化的影響不明顯，但是下游電站機組處理會受到阻礙，在此時增加下游水庫運行水位進(jìn)行調(diào)節(jié)后，既不會影響上游電站發(fā)電能力，又能提高下游電站機組發(fā)電能力；當(dāng)流量低時，上游電站流出水位受到下游庫內(nèi)水位的變化的影響顯著，下游電站機組發(fā)電能力不會受到阻礙，在此時對下游水庫運行水位進(jìn)行降低，既不會影響下游電站發(fā)電能力，又能提高上游電站機組發(fā)電能力。合理對下游電站庫內(nèi)水位最優(yōu)運行進(jìn)行控制，能夠充分利用梯級電站調(diào)節(jié)能力，提高梯級電站工作效率。

3.2枯水期合理安排

在枯水期，應(yīng)提前將庫水蓄滿保持最高運行水位，采用高水頭運行能有效降低耗水量提高運行的經(jīng)濟(jì)性，對于流域徑流式水電站，可通過低谷蓄水高峰段開機運行的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，合理利用電站調(diào)節(jié)能力，避免增加耗水量，提高運行成本。

3.3調(diào)節(jié)庫容優(yōu)化調(diào)度洪水

梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度能幫組各梯級水電站安全防汛度汛，流域區(qū)降水在時間和地區(qū)上存在著差異，豐枯期矛盾顯著。在汛期到來之初，優(yōu)先對調(diào)節(jié)能力小的水庫蓄水，后對龍頭水庫進(jìn)行蓄水，使梯級電站的引用水頭提高；在汛期過后，龍頭水庫提高發(fā)電效率，補償調(diào)節(jié)下游各梯級水庫，提高流域徑流水量的利用率。

四、結(jié)束語

綜上所述，通過對梯級水電梯級水電站給定期用水量和發(fā)電量進(jìn)行分析，梯級聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度不僅使梯級電站綜合效益最大化，還產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，還能有效泄洪并充分利用梯級電站調(diào)節(jié)能力增大發(fā)電站的發(fā)電量，提高梯級電站工作效率，在節(jié)水發(fā)電中發(fā)揮了重要作用。

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