流域梯級水電廠聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度探究

禹宙

摘 ? 要：所謂梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度就是指對于梯級水電站運行情況進行全方位的監(jiān)控，在此基礎(chǔ)上通過現(xiàn)代化的信息技術(shù)以及優(yōu)化控制理論對于發(fā)電計劃進行優(yōu)化，從而提升水電系統(tǒng)的安全性以及可靠性，并且有效降低發(fā)電成本，提升水電企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此在進行流域梯級水電站的優(yōu)化調(diào)度研究對于提升企業(yè)的效益非常重要。

關(guān)鍵詞：梯級水電站 ?優(yōu)化調(diào)度 ?安全性 ?可靠性

中圖分類號：TM622 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）02（b）-0056-02

某條河流總長約為150km，整體落差達到了近1500m，整體流域面積達到近2500km2，具有非常豐富的水資源，蓄能能力達到了近23億kWh。為了進一步應(yīng)用此區(qū)域的水資源，在該區(qū)域按照不同等級共修建了4座水庫以及水電站，其中第一級水庫處在此區(qū)域臨近河流的上游，利用此水庫對攔蓄的水流進行引導到甲河流域，同時在甲河干流之上建立了3座水電站用于發(fā)電，從而形成了一級水庫、二級水電站、三級水電站、四級水電站的格局。水庫中設(shè)有引水隧洞，其作用在于引水，水電站建設(shè)有發(fā)電廠房用于發(fā)電，不同等級水電站裝機容量達到了160MW、280MW、70MW。

1 ?研究目的以及方法介紹

1.1 研究目的

隨著案例中相應(yīng)電站的陸續(xù)發(fā)電應(yīng)用，此區(qū)域水資源開發(fā)大體結(jié)束，因此后續(xù)如何有效提升不同等級電站安全管理以及經(jīng)濟效益成為了需要重點關(guān)注的內(nèi)容。從近些年水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度實際運行的情況來看，相對于常規(guī)調(diào)度來說，聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度能夠有效提升效益5%左右。對于梯級水電站來說，在無需較多投資以及改造的基礎(chǔ)上就能夠得到更加明顯的經(jīng)濟效益，所以實施梯級水電站優(yōu)化調(diào)度具有非常顯示的意義。在對梯級水電站實施優(yōu)化調(diào)度研究時，更多是參照不同等級水電站來水、不同水庫電站發(fā)揮的作用以及電力系統(tǒng)的基本要求，對于入庫徑流實施計劃性的蓄泄，從而能夠滿足不同條件下梯級水電站最優(yōu)聯(lián)合運行方案或者優(yōu)化調(diào)度規(guī)則，進而獲取更多的發(fā)電量，提升電力企業(yè)的經(jīng)濟效益以及管理效益。

1.2 研究方法

對于水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度來說，可以根據(jù)時間以及空間將其分成經(jīng)濟運行、短期優(yōu)化運行、中長期優(yōu)化運行等等。優(yōu)化調(diào)度主要是以入庫徑流作為基礎(chǔ)，將發(fā)電量或者發(fā)電效益當作目標，建立起優(yōu)化調(diào)度模型之后進行相應(yīng)求解分析，得到梯級不同水電站的最優(yōu)化運行方式，以此為基礎(chǔ)制定出對應(yīng)的發(fā)電計劃。

2 ?梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度方案研究

2.1 模型函數(shù)的建立

梯級水電站的效益情況可以通過梯級水電站多年的平均發(fā)電量來進行評定，所以在進行模型函數(shù)建立時先要明確不同等級水電站的入庫徑流量，通過相應(yīng)約束條件的設(shè)立確保完整調(diào)度期內(nèi)本梯級水電站總體發(fā)電量能夠達到最大。具體可以采用如下公式表示：

其中，E表示優(yōu)化調(diào)度之后梯級水電站總發(fā)電量情況，單位為kWh;Ei（t）表示第i級水電站在t階段的發(fā)電量，單位為kWh;表示第i級水電站在t階段的出力值，單位為MW;N表示水電站的數(shù)量，T表示調(diào)度過程中時段數(shù)之和;表示時間段;Ai表示的為i級水電站的出力系數(shù);qi，t，表示第i級水電站在t時間段的發(fā)電流量，單位為m3/s;表示第i級水電站在t時段平均發(fā)電水頭，單位為m。

2.2 約束條件的建立

2.3 模型參數(shù)

案例中所示的梯級水電站主要作用就是發(fā)電，之所以要進行徑流調(diào)節(jié)主要就是為了有效提升梯級水電站總發(fā)電量以及保證出力。針對不同等級的水庫以及水電站要采取針對性的計算方式，其中第一級水庫和第二級水電站為并聯(lián)型水庫，第三級水電站和第四級水電站屬于串聯(lián)型水庫，由于此種情況下流域水文特性以及徑流大體上同步，所以在計算過程中可以采用流域多年平均徑流資料進行，同時要以梯級水電站設(shè)計確保率為90%作為計算基礎(chǔ)所得不同水電站。

3 ?梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度結(jié)果分析

（1）從案例中梯級水電站的具體情況來看，可以根據(jù)水利年的情況以月為單位對于調(diào)度周期實施劃分，水利年遵照當年4月至次年3月的規(guī)定。為了便于對模型函數(shù)實施求解分析，可以設(shè)定每個月為30.4d，以2626560s的參數(shù)進行相應(yīng)計算。需要將4月當作水庫蓄水初始階段，將水庫的死庫容狀態(tài)作為初始狀態(tài)，遵照動態(tài)規(guī)劃調(diào)度原則對于不同等級的水電站實施管理，其中第四級水電站的運行方式屬于日調(diào)節(jié)。

（2）不同等級水電站保證出力以及發(fā)電量實際變化情況如表1所示。

總的來說，案例中梯級水電站在實施優(yōu)化調(diào)度之后總體保證出力達到了58MW，相對于實際運行的總保證出力有了較大增加（達到了86%）;梯級水電站在實施優(yōu)化調(diào)度之后總發(fā)電量達到了8.3億kWh。

4 ?結(jié)語

流域梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度能夠通過現(xiàn)代化的信息技術(shù)以及優(yōu)化控制理論對于發(fā)電計劃進行優(yōu)化，從而提升水電系統(tǒng)的安全性以及可靠性，并且有效降低發(fā)電成本，提升水電企業(yè)的經(jīng)濟效益。本文主要介紹了梯級水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的相應(yīng)內(nèi)容，對于進一步提升水電企業(yè)經(jīng)濟效益具有一定參考和幫助。

參考文獻

[1] 凌世河.清江流域梯級水電廠聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的探討[J]. 水電廠自動化，2003（4）：1-6.

[2] 劉書玉，張維力，武媛，等.沅水流域梯級集控及流域水電站智能化建設(shè)規(guī)劃淺析[J].水電站機電技術(shù)， 2015，38（7）：14-17.

[3] 郭磊，趙英.清江流域集控調(diào)度模式的應(yīng)用[J].水電廠自動化，2011（2）：60-62.