互相影響的梯級(jí)水電站群徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)方法改進(jìn)

王 平

(上海市水利工程集團(tuán)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，上海 200093)

水庫(kù)水電站群的徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，根據(jù)庫(kù)群的不同類型，總的可概括為梯級(jí)水庫(kù)間不考慮補(bǔ)償?shù)穆?lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算、并聯(lián)水庫(kù)間不考慮補(bǔ)償?shù)穆?lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算、庫(kù)群間相互補(bǔ)償?shù)穆?lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算和下游水庫(kù)對(duì)上游水庫(kù)泄流的再調(diào)節(jié)計(jì)算4種。對(duì)于常見(jiàn)的梯級(jí)水庫(kù)水電站間不考慮補(bǔ)償?shù)穆?lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算，現(xiàn)行的水利水電工程水利計(jì)算規(guī)范[1-3]僅分別提出了水庫(kù)群上游水庫(kù)對(duì)下游水庫(kù)入庫(kù)徑流過(guò)程有影響時(shí)的計(jì)算方法、下游水庫(kù)對(duì)上游發(fā)電尾水位有頂托影響時(shí)的計(jì)算方法，但對(duì)上述2種情況同時(shí)發(fā)生并互相影響的工程并無(wú)計(jì)算原則和具體計(jì)算方法。主要工具書(shū)[4-6]和有關(guān)專業(yè)教材[7-10]關(guān)于梯級(jí)水電站群徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)方法與現(xiàn)行規(guī)范基本一致，對(duì)于互相影響的梯級(jí)電站都沒(méi)有可操作的計(jì)算方法，也尚未發(fā)現(xiàn)有深入研究互相影響的梯級(jí)電站常規(guī)聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算方法的文獻(xiàn)。本文分析現(xiàn)行的水利水電工程水利計(jì)算規(guī)范[1-3]等為代表的常規(guī)方法存在的問(wèn)題，確定改進(jìn)方法的思路，提出準(zhǔn)確、實(shí)用的互相影響的梯級(jí)水電站群徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算改進(jìn)方法。

1 梯級(jí)水電站群徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)方法的問(wèn)題

1.1 規(guī)范缺少完整的調(diào)節(jié)計(jì)算方法

現(xiàn)行的水利水電工程水利計(jì)算規(guī)范[1-3]都提出了梯級(jí)水電站群徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)的要求，但現(xiàn)行常規(guī)方法一般僅是考慮單因素影響的聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算，如考慮上游水庫(kù)調(diào)節(jié)對(duì)下游水庫(kù)入庫(kù)徑流的影響，或考慮下游水庫(kù)水位對(duì)上游電站尾水位的頂托影響，而對(duì)于以上2因素同時(shí)發(fā)生、互相影響時(shí)的計(jì)算方法都未提及，目前還沒(méi)有關(guān)于互相影響的梯級(jí)水庫(kù)水電站常規(guī)的聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算較為成熟的方法。

1.2 現(xiàn)有常規(guī)計(jì)算方法存在的具體問(wèn)題

(1)SL 104—2015《水利工程水利計(jì)算規(guī)范》條文說(shuō)明13.0.8(2)“水庫(kù)群水利計(jì)算的常規(guī)方法是不改變各水庫(kù)原定的各自調(diào)度方式，自上而下逐級(jí)進(jìn)行計(jì)算，考慮上游對(duì)下游水庫(kù)的調(diào)蓄或者攔洪作用”、NB/T 10080—2018《水電工程水利計(jì)算規(guī)范》條文說(shuō)明6.0.1“一是計(jì)算中各電站均按本身有利的工作方式，但要考慮上游水庫(kù)調(diào)節(jié)對(duì)本電站的作用，一般采用自上而下逐級(jí)進(jìn)行計(jì)算，下級(jí)電站入庫(kù)流量等于上級(jí)電站調(diào)節(jié)后的下泄流量與它們之間區(qū)間流量之和”、GB/T 51372—2019《小型水電站水能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》條文說(shuō)明3.0.4“梯級(jí)水電站水能計(jì)算應(yīng)按照‘自上而下’順序進(jìn)行”。3個(gè)規(guī)范所述的“自上而下逐級(jí)進(jìn)行計(jì)算”僅適用于上游水庫(kù)徑流調(diào)節(jié)后對(duì)下游水庫(kù)入庫(kù)流量有單獨(dú)影響的情況，若同時(shí)下游水庫(kù)水位對(duì)上游電站發(fā)電尾水位有頂托影響，由于下游水庫(kù)水位還是未知過(guò)程，梯級(jí)電站的徑流調(diào)節(jié)和水能計(jì)算就難以實(shí)現(xiàn)“自上而下”的簡(jiǎn)單順序進(jìn)行。

(2)因?yàn)樯鲜?個(gè)規(guī)范都要求考慮上游水庫(kù)對(duì)下游水庫(kù)的調(diào)節(jié)作用，所以在未完成上游水庫(kù)的調(diào)節(jié)計(jì)算之前，下游水庫(kù)和電站也難以完成自身的徑流調(diào)節(jié)和水能計(jì)算，即在互相影響的梯級(jí)電站徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)中也難以按照“自下而上”的簡(jiǎn)單順序完成計(jì)算。

(3)梯級(jí)電站徑流調(diào)節(jié)需要對(duì)計(jì)算全過(guò)程進(jìn)行控制，使計(jì)算期內(nèi)的整體目標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。由于上下游水庫(kù)間具有密切的水力聯(lián)系，若上游水庫(kù)的下泄流量發(fā)生了變化，可能使其下游水庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化，而下游水庫(kù)水位的變化又反過(guò)來(lái)同時(shí)影響上游電站的發(fā)電尾水位和出庫(kù)流量，而且這種相互影響還會(huì)在后續(xù)時(shí)段中延續(xù)和疊加。在上游水庫(kù)出庫(kù)流量和下游水庫(kù)水位都難以單獨(dú)首先確定的條件下，若同時(shí)對(duì)梯級(jí)電站聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算，其中需要對(duì)電站群作長(zhǎng)系列、多未知變量的假設(shè)、計(jì)算和修正，這將是十分繁瑣和困難的。梯級(jí)電站與梯級(jí)灌溉或供水水庫(kù)不同，單純灌溉或供水水庫(kù)可以逐時(shí)段確定各水庫(kù)下泄水量[11]，但梯級(jí)電站牽涉到水量和水位多種因素，難以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)“上下同步”的發(fā)電徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算。

2 調(diào)節(jié)方法的改進(jìn)思路

2.1 調(diào)節(jié)方法選擇

水庫(kù)群徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算方法有2大類，即以各水庫(kù)電站各自最為有利方式運(yùn)行的常規(guī)方法、以水庫(kù)群總體效益最優(yōu)為目標(biāo)的補(bǔ)償調(diào)節(jié)法，水庫(kù)群補(bǔ)償調(diào)節(jié)計(jì)算又可分為時(shí)歷法和優(yōu)化計(jì)算方法。本文選擇常規(guī)計(jì)算方法為代表，重點(diǎn)解決上下游梯級(jí)電站互相影響情況下的聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算方法的問(wèn)題，常規(guī)方法計(jì)算結(jié)果也是水庫(kù)群補(bǔ)償調(diào)節(jié)和優(yōu)化計(jì)算的比較基礎(chǔ)。

2.2 統(tǒng)一計(jì)算模式

改進(jìn)方法按照現(xiàn)行規(guī)范要求，仍以各水庫(kù)的最為有利方式運(yùn)行，對(duì)一般發(fā)電為主的水電站采用全系列保證率內(nèi)各時(shí)段等出力連續(xù)試算法[12-13]，計(jì)算電站的保證出力和其它水能指標(biāo)。改進(jìn)方法應(yīng)在計(jì)算方法合理、梯級(jí)互相影響計(jì)算準(zhǔn)確的前提下，把不同計(jì)算模式改為統(tǒng)一的逐次漸近試算法。應(yīng)在選定的水庫(kù)群和組合方案基礎(chǔ)上，用統(tǒng)一的方法進(jìn)行聯(lián)合徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，模擬計(jì)算出各水庫(kù)電站的運(yùn)行過(guò)程和水能指標(biāo)，為確定水庫(kù)和電站規(guī)模及效益提供依據(jù)。

2.3 采用長(zhǎng)系列時(shí)歷法

對(duì)具有日調(diào)節(jié)能力及以上的梯級(jí)水電站群，為了準(zhǔn)確反映梯級(jí)水電站群內(nèi)互相影響并利于快速計(jì)算，改進(jìn)方法采用同期長(zhǎng)系列時(shí)歷法計(jì)算機(jī)列表計(jì)算，而不再采用常規(guī)方法的統(tǒng)計(jì)法或概率法[5-6]、典型年或代表期法，也不再使用常規(guī)方法的徑流差積曲線圖解法[6-8]。改進(jìn)方法對(duì)日調(diào)節(jié)水庫(kù)計(jì)算時(shí)段選用日，調(diào)節(jié)性能較高水庫(kù)可選用旬或月，如梯級(jí)水庫(kù)有日和年調(diào)節(jié)等不同調(diào)節(jié)性能水庫(kù)，計(jì)算時(shí)段宜統(tǒng)一取為日。

2.4 逐次漸近法的思路

水庫(kù)水電站群徑流調(diào)節(jié)計(jì)算的特點(diǎn)是各水庫(kù)之間參數(shù)有非常密切的關(guān)系，每一個(gè)水庫(kù)電站參數(shù)及調(diào)節(jié)方式的變化除使本工程運(yùn)行狀態(tài)和效益發(fā)生變化外，亦使其他水庫(kù)和電站的運(yùn)行狀態(tài)和效益發(fā)生相應(yīng)變化。常規(guī)方法的“自上而下”計(jì)算順序，并不能適用于互相影響的梯級(jí)水電站群徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)，也沒(méi)有“自下而上”、“上下同步”等類似簡(jiǎn)單計(jì)算方法。

本文提出逐次漸近法的思路，是將上下游互相影響的2個(gè)水庫(kù)電站2套未知參數(shù)先簡(jiǎn)化為1套，然后通過(guò)上下游水庫(kù)的循環(huán)計(jì)算，逐漸趨近正確結(jié)果。即把復(fù)雜的2水庫(kù)電站同步徑流調(diào)節(jié)計(jì)算轉(zhuǎn)化為2個(gè)單獨(dú)水庫(kù)電站的計(jì)算，減少了同次計(jì)算中的未知量，利于計(jì)算機(jī)快速求解。基本計(jì)算過(guò)程是先近似確定上游或下游電站的運(yùn)行過(guò)程(如上游水庫(kù)的出庫(kù)流量過(guò)程或下游水庫(kù)的水位過(guò)程)，再對(duì)下游水庫(kù)或上游水庫(kù)進(jìn)行徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，得出下游水庫(kù)或上游水庫(kù)的徑流調(diào)節(jié)初步成果，然后向另一水庫(kù)傳遞徑流或水位過(guò)程信息。用同樣方法重復(fù)循環(huán)計(jì)算，下游水庫(kù)每次向上游水庫(kù)提供更新的水位過(guò)程、上游水庫(kù)向下游水庫(kù)提供更新的出庫(kù)流量過(guò)程。經(jīng)過(guò)迭代計(jì)算，直到保證出力等主要結(jié)果不再改善或前后2次迭代值滿足收斂要求。

3 改進(jìn)方法的計(jì)算內(nèi)容

3.1 基本資料

梯級(jí)水庫(kù)水電站徑流調(diào)節(jié)和水能計(jì)算需要的資料主要有：各水庫(kù)庫(kù)容與水位關(guān)系、各電站天然河道發(fā)電尾水位與流量關(guān)系、各水庫(kù)系列年各時(shí)段入庫(kù)徑流、區(qū)間徑流、各水庫(kù)正常蓄水位及庫(kù)容、各水庫(kù)汛期限制水位及庫(kù)容、各水庫(kù)汛期開(kāi)始和終止時(shí)間、各水庫(kù)死水位及庫(kù)容、各水庫(kù)水量損失和生態(tài)環(huán)保等用水、各電站裝機(jī)容量、各電站設(shè)計(jì)保證率、各電站引水系統(tǒng)水頭損失、各水輪發(fā)電機(jī)組出力限制條件、各機(jī)組運(yùn)行效率、各電站綜合出力系數(shù)等。

3.2 約束條件

在梯級(jí)電站聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算的全過(guò)程中都要遵守各項(xiàng)約束條件，主要有各水庫(kù)最大和最小蓄水量及水位、各電站最大和最小發(fā)電流量、各水庫(kù)其他放水流量、各水電站出力、各水庫(kù)水量平衡、各水庫(kù)其它用水和水量損失、各電站設(shè)計(jì)保證率、非負(fù)約束等。

3.3 確定計(jì)算起始時(shí)段和水位

上下游梯級(jí)水庫(kù)一般可以從長(zhǎng)系列第一個(gè)時(shí)段初開(kāi)始，根據(jù)對(duì)水文情況綜合分析，選擇水庫(kù)從死水位、汛期限制水位、正常蓄水位等水位起調(diào)，后續(xù)各時(shí)段連續(xù)計(jì)算。

3.4 下游水庫(kù)水位過(guò)程初始確定

上游梯級(jí)電站第一次徑流調(diào)節(jié)計(jì)算時(shí)并不知道下游水庫(kù)水位過(guò)程，可根據(jù)已有情況初步計(jì)算或擬定，條件困難時(shí)也可以先假定下游水庫(kù)水位過(guò)程等于初估的水庫(kù)平均水位。初始擬定的下游水庫(kù)水位過(guò)程的誤差只影響梯級(jí)電站徑流調(diào)節(jié)計(jì)算收斂速度，通過(guò)循環(huán)計(jì)算后可逐步消除誤差，并不影響最終計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3.5 上游電站發(fā)電尾水位確定方法

水位銜接的梯級(jí)水電站，下游梯級(jí)對(duì)上游梯級(jí)有頂托影響。根據(jù)SL 104—2015條文說(shuō)明8.2.7，設(shè)計(jì)精度要求不高時(shí)(如規(guī)劃階段)，可以簡(jiǎn)化為下游庫(kù)水位水平延伸到壩下，與上游梯級(jí)電站發(fā)電尾水位(下泄流量查水位-流量關(guān)系曲線)進(jìn)行比較，取高值來(lái)計(jì)算上游梯級(jí)電站的發(fā)電水頭；設(shè)計(jì)精度要求較高時(shí)，則需要用考慮泥沙淤積后、下游梯級(jí)水庫(kù)至上游梯級(jí)廠址處的回水位，與上游梯級(jí)電站發(fā)電尾水位進(jìn)行比較，取高值來(lái)計(jì)算上游梯級(jí)電站的發(fā)電水頭。

3.6 初步估算上游(下游)電站保證出力

梯級(jí)電站一般采用全系列保證率內(nèi)各時(shí)段等出力法連續(xù)試算法，推求電站的保證出力。首次計(jì)算時(shí)可根據(jù)綜合分析，先初擬保證出力，后通過(guò)在長(zhǎng)系列內(nèi)試算，逐步修正保證出力。

3.7 上游(下游)電站各時(shí)段徑流調(diào)節(jié)計(jì)算

梯級(jí)電站以時(shí)段水庫(kù)水位和徑流等做調(diào)節(jié)計(jì)算，運(yùn)行狀況有保證出力期、加大出力期、發(fā)電破壞期。庫(kù)水位在死水位與正常蓄水位(或汛限水位)之間，按保證出力發(fā)電；庫(kù)水位在死水位時(shí)，來(lái)水量如不夠保證出力發(fā)電，就處于發(fā)電破壞期；如庫(kù)水位處于正常蓄水位(或汛限水位)，來(lái)水除滿足保證出力外，多余的水量可加大發(fā)電出力。

3.8 上游(下游)電站保證率和保證出力計(jì)算

梯級(jí)電站徑流調(diào)節(jié)中以初始的保證出力計(jì)算，對(duì)全系列全部時(shí)段進(jìn)行連續(xù)水量平衡，得出各時(shí)段發(fā)電出力過(guò)程，含有保證出力、加大出力、破壞期出力。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，把出力等于或大于初擬保證出力的時(shí)段數(shù)量與系列總時(shí)段數(shù)相比，即可得出本次計(jì)算的發(fā)電保證率。計(jì)算的保證率不一定等于設(shè)計(jì)保證率，通過(guò)修改保證出力再重復(fù)計(jì)算，直到計(jì)算的保證率等于設(shè)計(jì)保證率為止。

3.9 上游(下游)電站水能指標(biāo)

通過(guò)試算法求出符合發(fā)電設(shè)計(jì)保證率的保證出力后，可對(duì)徑流調(diào)節(jié)和水能計(jì)算的全過(guò)程統(tǒng)計(jì)，計(jì)算出多年平均發(fā)電量、保證電量等分類電量、電站特征水頭、水量利用率等，按需要統(tǒng)計(jì)流量、水頭、出力等頻率計(jì)算成果。

3.10 下游電站入庫(kù)流量計(jì)算

上游水庫(kù)對(duì)下游梯級(jí)水庫(kù)的調(diào)節(jié)作用體現(xiàn)為：上游具有調(diào)節(jié)能力的水庫(kù)，利用其調(diào)節(jié)庫(kù)容對(duì)來(lái)水過(guò)程進(jìn)行調(diào)蓄會(huì)均化下游電站的入庫(kù)徑流過(guò)程，使下游電站的保證出力和枯水期電量增加、豐水期電量或棄水電量減少。完成上游電站徑流調(diào)節(jié)一輪次的計(jì)算后，把上游電站的下泄流量與上下游水庫(kù)之間區(qū)間同期流量相加得到下游水庫(kù)的入庫(kù)流量過(guò)程；對(duì)于相距較遠(yuǎn)的梯級(jí)，上游電站下泄流量和區(qū)間流量要考慮傳播時(shí)間后相加。

3.11 下游電站徑流調(diào)節(jié)計(jì)算

與上游電站徑流調(diào)節(jié)計(jì)算的步驟類似，按照上述3.6—3.9的順序，進(jìn)行下游電站的徑流調(diào)節(jié)計(jì)算。完成2電站之間每一次循環(huán)計(jì)算后，下游電站可向上游電站提供逐漸接近準(zhǔn)確的水庫(kù)水位過(guò)程。

3.12 徑流調(diào)節(jié)和水能指標(biāo)確定

上述互相影響的梯級(jí)電站徑流調(diào)節(jié)的循環(huán)計(jì)算中，分別進(jìn)行了3個(gè)層面的試算：一是在單站單時(shí)段內(nèi)徑流調(diào)節(jié)計(jì)算時(shí)，除發(fā)電破壞或加大出力時(shí)段外，要試算各時(shí)段的保證出力，試算中需要調(diào)整的變量為發(fā)電流量；二是在單站的長(zhǎng)系列內(nèi)要試算發(fā)電保證率，試算中需要調(diào)整的變量為保證出力；三是梯級(jí)電站上下游之間的循環(huán)試算，要試算的關(guān)鍵目標(biāo)值是2級(jí)電站的保證出力，試算中自動(dòng)調(diào)整的變量是上游電站的出庫(kù)流量過(guò)程、下游電站的水庫(kù)水位過(guò)程?；ハ嘤绊懙奶菁?jí)電站徑流調(diào)節(jié)計(jì)算收斂的判別條件，是前后2次計(jì)算的上下游電站發(fā)電保證出力的差別同時(shí)小于允許誤差。因每一次的循環(huán)計(jì)算，上游水庫(kù)的出庫(kù)流量過(guò)程和下游水庫(kù)的水位過(guò)程等指標(biāo)都會(huì)逐步減小初始計(jì)算中不一定準(zhǔn)確的水庫(kù)狀態(tài)帶來(lái)的誤差，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)多次重復(fù)循環(huán)計(jì)算后，計(jì)算結(jié)果將趨于穩(wěn)定收斂。

4 計(jì)算案例

4.1 計(jì)算條件和分類

某河段擬開(kāi)發(fā)2級(jí)水電站，2級(jí)規(guī)劃方案均考慮有日調(diào)節(jié)和年調(diào)節(jié)水庫(kù)2個(gè)比較方案，受開(kāi)發(fā)權(quán)分界和上游水庫(kù)壩址條件限制，無(wú)論2個(gè)水庫(kù)規(guī)模大小，下游電站水庫(kù)正常蓄水位都高于上游電站的最低發(fā)電尾水位約8m，重疊水頭占上游電站水頭的約10%。該河段平均流量約800m3/s，上下游日調(diào)節(jié)方案庫(kù)容系數(shù)分別為0.2%、0.1%，上下游年調(diào)節(jié)方案庫(kù)容系數(shù)分別為8.8%、7.6%。2個(gè)電站日調(diào)節(jié)方案裝機(jī)容量都為64萬(wàn)kW，年調(diào)節(jié)方案裝機(jī)容量都為72萬(wàn)kW。所有方案發(fā)電保證率都采用90%，各方案徑流調(diào)節(jié)都采用50年長(zhǎng)系列日平均流量。因上下游電站重疊水頭較大，回水影響極小，故暫不計(jì)淤積和回水影響。要求計(jì)算2個(gè)電站各種梯級(jí)組合方案的水能指標(biāo)，為進(jìn)一步比較2個(gè)梯級(jí)水庫(kù)和電站開(kāi)發(fā)方案提供依據(jù)。

根據(jù)梯級(jí)電站調(diào)節(jié)性能大小和上下游位置，有4種梯級(jí)水庫(kù)組合類型：即上游日調(diào)節(jié)-下游日調(diào)節(jié)、上游年調(diào)節(jié)-下游年調(diào)節(jié)、上游日調(diào)節(jié)-下游年調(diào)節(jié)、上游年調(diào)節(jié)-下游日調(diào)節(jié)。主要計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 互相影響的梯級(jí)水電站群徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)主要結(jié)果表

4.2 計(jì)算順序確定和計(jì)算精度控制

逐次漸近法對(duì)計(jì)算順序不作特殊要求，無(wú)論從上游電站或下游電站開(kāi)始計(jì)算都能得到最終的正確結(jié)果。但計(jì)算順序的不同，可能會(huì)影響計(jì)算收斂的速度。據(jù)實(shí)際工程計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，宜先忽略影響較小的次要因素，從影響較大的或易于初步估算的電站開(kāi)始計(jì)算，可以減少循環(huán)計(jì)算次數(shù)。本例各梯級(jí)組合計(jì)算情況如下：

上游日調(diào)節(jié)-下游日調(diào)節(jié)：按常識(shí)可知上游日調(diào)節(jié)水庫(kù)對(duì)下游日調(diào)節(jié)水庫(kù)的影響不大，而下游水庫(kù)對(duì)上游電站尾水位的抬高明顯。所以先假定無(wú)上游水庫(kù)，從下游水庫(kù)開(kāi)始計(jì)算，循環(huán)計(jì)算7次得到穩(wěn)定結(jié)果。

上游年調(diào)節(jié)-下游年調(diào)節(jié)：雖然上游年調(diào)節(jié)水庫(kù)對(duì)出庫(kù)流量影響較大，但因下游年調(diào)節(jié)水庫(kù)已有較大的調(diào)節(jié)能力，上游水庫(kù)的調(diào)節(jié)對(duì)下游水庫(kù)的實(shí)際影響會(huì)受到削弱，而下游水庫(kù)對(duì)上游電站尾水位的改變更直接。所以先假定無(wú)上游水庫(kù)，從下游水庫(kù)開(kāi)始計(jì)算，循環(huán)計(jì)算5次后結(jié)果不再變化。

上游日調(diào)節(jié)-下游年調(diào)節(jié)：上游日調(diào)節(jié)水庫(kù)對(duì)下游年調(diào)節(jié)水庫(kù)的影響極小，直接先忽略上游日調(diào)節(jié)水庫(kù)，從下游水庫(kù)開(kāi)始計(jì)算，循環(huán)計(jì)算3次即收斂。

上游年調(diào)節(jié)-下游日調(diào)節(jié)：上游年調(diào)節(jié)水庫(kù)對(duì)下游日調(diào)節(jié)水庫(kù)的入庫(kù)流量影響較大，下游日調(diào)節(jié)水庫(kù)對(duì)上游電站尾水位的影響也較大。方法1：可從上游水庫(kù)開(kāi)始計(jì)算，因下游水庫(kù)為日調(diào)節(jié)，庫(kù)水位變化幅度相對(duì)較小，故先估計(jì)下游水庫(kù)平均水位并作為上游電站發(fā)電尾水位，然后從上游水庫(kù)起作徑流調(diào)節(jié)，經(jīng)過(guò)上下游水庫(kù)12次循環(huán)漸近計(jì)算得到穩(wěn)定的結(jié)果；方法2：也可從下游水庫(kù)起算，先假定無(wú)上游水庫(kù)，從下游水庫(kù)開(kāi)始計(jì)算，循環(huán)計(jì)算16次得到不變的、與方法1相同的結(jié)果。

一般水電站時(shí)歷法徑流調(diào)節(jié)，發(fā)電出力是非連續(xù)分布的離散值，符合設(shè)計(jì)保證率的保證出力一般有一個(gè)微小的變化區(qū)間，實(shí)際工程和設(shè)計(jì)中都忽略這種微量變化。在互相影響的梯級(jí)水電站群徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算中，也應(yīng)考慮各種情況，合理設(shè)定計(jì)算精度。要求精度太低，成果誤差較大；但不合理的提高精度要求，可能造成計(jì)算耗時(shí)太長(zhǎng)，甚至形成死循環(huán)計(jì)算而結(jié)果難以收斂。根據(jù)實(shí)際工程計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，在保證出力、年發(fā)電量等指標(biāo)計(jì)算時(shí)，誤差控制一般小于萬(wàn)分之一，對(duì)長(zhǎng)系列時(shí)歷法計(jì)算的發(fā)電保證率的誤差控制一般小于千分之一，既可以滿足實(shí)際工程或設(shè)計(jì)的精度要求，又可以實(shí)現(xiàn)快速收斂。

4.3 計(jì)算結(jié)果分析

本例上游水庫(kù)對(duì)下游水庫(kù)的入庫(kù)徑流影響、上下游梯級(jí)水電站水頭重疊影響都不可忽略，而且兩種影響同時(shí)發(fā)生又互相作用。本例無(wú)法使用規(guī)范推薦的自上而下逐級(jí)(1次)完成計(jì)算的方法，采用本文提出的逐次漸進(jìn)法經(jīng)過(guò)多次循環(huán)計(jì)算完成了4類梯級(jí)組合電站的徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算。

為了快速達(dá)到計(jì)算目標(biāo)，對(duì)各類型梯級(jí)組合電站先定性分析主要影響，選擇先忽略次要影響，從能減少初始誤差的電站開(kāi)始循環(huán)試算。即使如此，4個(gè)梯級(jí)組合的初始計(jì)算的保證出力與最終準(zhǔn)確結(jié)果之間仍分別有3.51%、21.49%、0.34%、6.57%的初始誤差，這說(shuō)明了對(duì)互相影響的梯級(jí)電站僅采用簡(jiǎn)化方法1次計(jì)算是難以滿足要求的，而采用逐次漸近法計(jì)算，逐步消除計(jì)算誤差是十分必要的。

本例各方案正常循環(huán)計(jì)算的次數(shù)分別為7、5、3、12次，在第4組合方法2計(jì)算中，即使初始保證出力誤差高達(dá)108.46%，但經(jīng)過(guò)16次的循環(huán)試算仍能取得正確結(jié)果，這說(shuō)明改進(jìn)的計(jì)算方法具有較強(qiáng)的容錯(cuò)和快速修正能力。

采用逐次漸近法進(jìn)行互相影響的梯級(jí)電站聯(lián)合徑流調(diào)節(jié)計(jì)算，不僅能得到水能指標(biāo)的準(zhǔn)確結(jié)果，還能準(zhǔn)確掌握發(fā)電水頭變化的過(guò)程，為研究水頭特點(diǎn)和水位頂托可能引起的水輪機(jī)效率、機(jī)組穩(wěn)定問(wèn)題提供依據(jù)。

5 結(jié)語(yǔ)

互相影響的的梯級(jí)水電站實(shí)際運(yùn)行時(shí)，水庫(kù)的放水流量和發(fā)電尾水位都是客觀存在并容易及時(shí)得知的，在設(shè)計(jì)階段只能靠模擬計(jì)算得到。由于上下游水庫(kù)放水流量和水位互相關(guān)聯(lián)，難以用簡(jiǎn)單的方法先確定個(gè)別電站或個(gè)別時(shí)段的全部或個(gè)別參數(shù)。本文提出的逐次漸近法可以通過(guò)若干次的上下游電站循環(huán)計(jì)算，最后一次確定全部未知參數(shù)和水能計(jì)算結(jié)果。合理計(jì)算梯級(jí)水庫(kù)水電站之間的互相影響，是梯級(jí)水庫(kù)電站聯(lián)合調(diào)節(jié)計(jì)算的關(guān)鍵內(nèi)容，也是對(duì)水庫(kù)群補(bǔ)償調(diào)節(jié)和優(yōu)化計(jì)算的基本要求之一。本文主要介紹的是2級(jí)互相影響的梯級(jí)電站計(jì)算方法，其方法同樣也適用于多級(jí)互相影響的梯級(jí)電站，只是要增加循環(huán)試算的電站數(shù)量。本文提出的互相影響的梯級(jí)水電站群徑流聯(lián)合調(diào)節(jié)改進(jìn)方法，是以進(jìn)行工程設(shè)計(jì)或運(yùn)行階段徑流調(diào)節(jié)計(jì)算為目的，改正了常規(guī)方法不適用的問(wèn)題，改進(jìn)方法提高了水庫(kù)群時(shí)歷法徑流調(diào)節(jié)計(jì)算技術(shù)理論上的準(zhǔn)確性和實(shí)用價(jià)值。本文研究的是梯級(jí)水電站長(zhǎng)期運(yùn)行徑流調(diào)節(jié)，重點(diǎn)是解決上下游梯級(jí)電站有經(jīng)常性的相互影響情況下水庫(kù)聯(lián)合調(diào)節(jié)問(wèn)題，對(duì)于僅洪水期間有短期回水頂托影響的梯級(jí)電站，不適用本文方法。