梯級(jí)水電站群優(yōu)化調(diào)度的影響因素及應(yīng)對(duì)策略

【摘要】就目前我國(guó)的電力發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，政府正在各大江流域布局水電站群，以實(shí)現(xiàn)水電資源的有效供給，并推動(dòng)整個(gè)社會(huì)綠色可持續(xù)能源的有效發(fā)展。梯級(jí)水電站群的優(yōu)化調(diào)度能大大提高水資源的利用率，使經(jīng)濟(jì)效益最大化。本文分析了梯級(jí)水電站群優(yōu)化調(diào)度的影響因素，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略。

【關(guān)鍵詞】梯級(jí)水電站群；優(yōu)化調(diào)度；影響因素；應(yīng)對(duì)策略

一、前言

電力供應(yīng)應(yīng)當(dāng)滿足經(jīng)濟(jì)的需求，滿足各工廠企業(yè)擴(kuò)大現(xiàn)有生產(chǎn)空間提高生產(chǎn)水平的需求。水力發(fā)電作為一種清潔環(huán)保的供電方式，正在推動(dòng)國(guó)家電力資源的供給和可持續(xù)發(fā)展，因此，水電站的開(kāi)發(fā)進(jìn)程及發(fā)展速度受到全社會(huì)的密切關(guān)注。目前主要是以江河流域梯級(jí)水電站群的模式開(kāi)發(fā)利用，其聯(lián)合運(yùn)行和優(yōu)化調(diào)度能大大提高水資源的利用率，使流域整體經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化。

二、梯級(jí)水電站群優(yōu)化調(diào)度的影響因素

梯級(jí)水電站群以分布在一個(gè)較大的江河流域上的多個(gè)水電站為主，這些水電站以階梯串聯(lián)的形式出現(xiàn)在流域上下游不同的位置，在水利資源系統(tǒng)中兼顧發(fā)電、防洪、航運(yùn)、灌溉、供水等多種用途。梯級(jí)水電站間不僅存在電力上的聯(lián)系，還有水力和水量方面的聯(lián)系。因此，梯級(jí)水電站群的優(yōu)化調(diào)度要從長(zhǎng)期和短期的角度綜合考慮電力、水力方面的影響因素。

2.1從長(zhǎng)期角度出發(fā)優(yōu)化梯級(jí)水電站群調(diào)度

對(duì)梯級(jí)水電站群進(jìn)行調(diào)度的方式主要就是調(diào)節(jié)梯級(jí)水電站群中不同級(jí)別水庫(kù)的發(fā)電水位和該水庫(kù)的用水量。對(duì)不同的水庫(kù)采用不同的方式調(diào)度，即便是水庫(kù)所擁有的水資源總量不相同也能使之獲得相同的發(fā)電量，最終將推動(dòng)水庫(kù)經(jīng)濟(jì)效益及其社會(huì)效益的上升。從長(zhǎng)期角度來(lái)看，對(duì)梯級(jí)水電站群進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，就是要以水電站的水庫(kù)調(diào)度為中心，研究長(zhǎng)期的電力電量平衡、設(shè)備檢修計(jì)劃的安排、低谷備用方式的確定、水庫(kù)入流預(yù)報(bào)及分析、防洪控制和水庫(kù)群水位優(yōu)化控制等。其中重要的一方面是要結(jié)合流域的水文氣象特性，對(duì)梯級(jí)水庫(kù)所處流域的汛期、非汛期和特殊年份的徑流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和計(jì)算，從而來(lái)指導(dǎo)長(zhǎng)期的優(yōu)化調(diào)度工作。

2.2從短期角度出發(fā)優(yōu)化梯級(jí)水電站群調(diào)度

為了保證梯級(jí)水電站群的經(jīng)濟(jì)效益，還要結(jié)合其所在流域的天氣和水情信息，重視實(shí)時(shí)調(diào)度控制工作，搞好優(yōu)化調(diào)度和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。從短期的角度來(lái)看，主要是要結(jié)合流域的降雨信息，根據(jù)各廠站機(jī)組設(shè)備的檢修備用情況以及水庫(kù)水位的具體控制要求來(lái)研究短期（日、周、月）內(nèi)的梯級(jí)發(fā)電運(yùn)行方式、各水電站間有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷的合理分配，還有各水庫(kù)日調(diào)節(jié)時(shí)上游水位變動(dòng)、下游不穩(wěn)定流對(duì)運(yùn)行方式的影響等。對(duì)于單個(gè)水電站，主要是要研究改善機(jī)組運(yùn)行工況，控制機(jī)組小出力時(shí)間和穿越振動(dòng)區(qū)次數(shù)，降低耗水率等。

三、梯級(jí)水電站群優(yōu)化調(diào)度的應(yīng)對(duì)策略

對(duì)梯級(jí)水電站群進(jìn)行長(zhǎng)、短期的優(yōu)化調(diào)度，能方便水電站儲(chǔ)備的水能和電力資源的合理分配，保證水電站電力輸出的穩(wěn)定流暢，并為之提供可觀的電量?jī)?chǔ)備。但梯級(jí)水電站群的優(yōu)化最終目的是為了提高流域梯級(jí)整體的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益，為了優(yōu)化梯級(jí)水電站群的調(diào)度，根據(jù)上述長(zhǎng)、短期的影響因素可以做以下方面的應(yīng)對(duì)策略。

3.1優(yōu)化水電站群的策略算法框架體系

梯級(jí)水電站群的正常運(yùn)行需要運(yùn)維人員具備相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)體系，水電站群的有序運(yùn)行也涉及到極為復(fù)雜的策略算法的理論體系。運(yùn)維人員在設(shè)計(jì)算法體系時(shí)，需要綜合考慮流域的水文氣象、梯級(jí)各水電站的水庫(kù)特性、裝機(jī)容量、機(jī)組設(shè)備性能以及所處地理位置的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等多個(gè)方面，要將各部分有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從科學(xué)運(yùn)營(yíng)的角度出發(fā)，結(jié)合先進(jìn)的策略算法框架體系，建立合理的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和發(fā)電控制分配策略，以保證水電站的自動(dòng)優(yōu)化運(yùn)行。

3.2建立仿真模型輔助梯級(jí)水電站群的優(yōu)化調(diào)度

為了輔助梯級(jí)水電站群調(diào)度策略的規(guī)劃，需要梯級(jí)調(diào)度運(yùn)行人員從流域的歷史徑流量數(shù)據(jù)出發(fā)來(lái)進(jìn)行分析，并建構(gòu)計(jì)算機(jī)模型。根據(jù)流域的徑流量所表現(xiàn)出的年度差異和月度差異來(lái)選用合適的模型，通過(guò)模型來(lái)對(duì)流域的歷史徑流量進(jìn)行驗(yàn)算分析，從而對(duì)流域的后期水文氣象趨勢(shì)和徑流量進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)即將到來(lái)的汛期來(lái)水進(jìn)行預(yù)測(cè)。并運(yùn)用動(dòng)態(tài)規(guī)劃的模型方法，將流域的各時(shí)段徑流量輸入模型中，配合其他相關(guān)數(shù)據(jù)仿真模擬出梯級(jí)水電站群進(jìn)行調(diào)度的效果，從而為長(zhǎng)中短期水庫(kù)調(diào)度方案的制定提供依據(jù)，以輔助梯級(jí)水電站群的優(yōu)化調(diào)度。

3.3優(yōu)化水電站群的運(yùn)行成本

梯級(jí)水電站群在調(diào)度時(shí)可以考慮成立梯調(diào)中心或集控中心，采用集中統(tǒng)一調(diào)度的方式。由于梯級(jí)水電站群中包含了復(fù)雜的水力和電力聯(lián)系，其發(fā)電相互制約，因此在進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度時(shí)，要充分考慮電力市場(chǎng)及競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的環(huán)境，綜合各方面影響因素，協(xié)調(diào)梯級(jí)各水電站的發(fā)電計(jì)劃，最大化水電站的發(fā)電量，并盡可能減少水電站的發(fā)電成本。在實(shí)時(shí)調(diào)度和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中，通過(guò)梯級(jí)調(diào)度運(yùn)行人員的統(tǒng)一監(jiān)視、控制和調(diào)整，優(yōu)化分配機(jī)組的負(fù)荷，改善機(jī)組的實(shí)時(shí)運(yùn)行工況，輪換啟停機(jī)組，及時(shí)消除設(shè)備異?；蛉毕?，能有效降低梯級(jí)水電站的運(yùn)行維護(hù)成本，提高生產(chǎn)效益。

四、結(jié)束語(yǔ)

梯級(jí)水電站群的優(yōu)化調(diào)度從長(zhǎng)期和短期角度來(lái)考慮有很多方面的影響因素，加上國(guó)家對(duì)電力體制改革的力度日益加大，因此我們?cè)谧龊梦恼轮兴撌龅母黜?xiàng)內(nèi)容和應(yīng)對(duì)策略外，還要適應(yīng)電力體制改革和競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的新形勢(shì)，不斷完善優(yōu)化調(diào)度思路和策略，才能保證流域梯級(jí)水電站群的安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)水電站群的經(jīng)濟(jì)效益和綜合效益的最大化。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾筠. 西南地區(qū)大規(guī)模水電站群長(zhǎng)期跨流域補(bǔ)償優(yōu)化調(diào)度方法研究[D].大連理工大學(xué)，2016.

[2]王超. 金沙江下游梯級(jí)水電站精細(xì)化調(diào)度與決策支持系統(tǒng)集成[D].華中科技大學(xué)，2016.

[3]盧鵬. 梯級(jí)水電站群跨電網(wǎng)短期聯(lián)合運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制研究[D].華中科技大學(xué)，2016.

[4]李銀銀. 流域梯級(jí)水電站長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度及聯(lián)合調(diào)度圖研究[D].華中科技大學(xué)，2016.

[5]鄒建國(guó)，芮鈞，吳正義.梯級(jí)水電站群優(yōu)化調(diào)度控制研究及解決方案[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2007（10）：107-111.