階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度

琚澤順　鄭俊維

摘 要 階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度關(guān)系著整個(gè)電力系統(tǒng)的電力供應(yīng)，關(guān)系著國(guó)計(jì)民生的大局。經(jīng)過多年的實(shí)踐發(fā)展，階梯水電站優(yōu)化調(diào)度工作取得了飛快的發(fā)展，并且建立了優(yōu)化調(diào)度的數(shù)學(xué)模型，這種模型設(shè)計(jì)相當(dāng)精確，并且貼近實(shí)際生活，可以為電力調(diào)度工作起到重要的指導(dǎo)作用，應(yīng)用較為廣泛。

關(guān)鍵詞 梯級(jí)電站 發(fā)電 優(yōu)化調(diào)度 條件

中圖分類號(hào)：TM732 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

階梯水電站聯(lián)系著水力和電力兩種能源，這就決定著它的運(yùn)行方式比單個(gè)水電站要復(fù)雜的多，要靈活的多，同時(shí)，階梯水電站的優(yōu)化調(diào)度在規(guī)模和范圍上都很大，又是呈現(xiàn)非線性的動(dòng)態(tài)發(fā)展，對(duì)其有效調(diào)度設(shè)計(jì)就很難，想要建立較為完善的優(yōu)化調(diào)度模型是具有相當(dāng)難度的。長(zhǎng)期以來，我國(guó)在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下建立的水電優(yōu)化調(diào)度模式已不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，在新時(shí)期，對(duì)水電調(diào)度工作的要求更高了，因此，我們要不斷努力，提高水電站的優(yōu)化調(diào)度水平，為國(guó)家的發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

一、階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的研究方法

現(xiàn)在對(duì)階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的研究方法主要有兩種：一種是確定性，一種是隨機(jī)性。這主要是根據(jù)階梯水電站發(fā)電的實(shí)際情況展開的研究，確定的研究方案是以入流作為已知條件進(jìn)行研究的，這種建模是較為簡(jiǎn)單的，同時(shí)，求解也很容易，但這種確定性研究在實(shí)踐運(yùn)行過程中卻與實(shí)踐差異較大，因?yàn)閷?shí)踐水量是變化的，通過確定方法研究及其模型是難以有效計(jì)算的；隨機(jī)方法研究是將入流最為變量或者是隨機(jī)序列來考察研究的，這種研究方法更能反映出水流的不確定性來，更符合實(shí)際情況，但在建模過程中確有一定的難度，同時(shí)進(jìn)行模型處理實(shí)際問題使，通常會(huì)采用具有平均意義的數(shù)值來考慮，這種平均意義值也不具有完全有效的實(shí)際指導(dǎo)性。其實(shí)，在階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度過程中，無(wú)論是那種研究方法都不具備完全的實(shí)際指導(dǎo)意義，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)踐工作中，通常把二者結(jié)合起來考慮問題。

二、階梯水電站優(yōu)化調(diào)度研究的重要意義

我國(guó)的水力之源是很豐富的，更是綠色環(huán)保的，非常適合我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，眾所周知，煤炭、石油、等資源都是不可再生的，同時(shí)火力發(fā)電也會(huì)對(duì)環(huán)境也有很大的負(fù)面影響，而水電較之則有明顯的優(yōu)勢(shì)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工業(yè)發(fā)展也進(jìn)入了快車道，對(duì)電力的需求更大了，在這個(gè)背景下，如何開發(fā)利用水利資源，如果用水發(fā)電滿足我國(guó)工業(yè)發(fā)展對(duì)電力的能源需求就顯得異常重要，我們要不斷加大對(duì)水力發(fā)電的研究力度，充分發(fā)揮水利資源的潛在價(jià)值。

解題法典雖然較為復(fù)雜，存在著上下游電站之間的協(xié)調(diào)補(bǔ)償有效促進(jìn)的問題，但階梯發(fā)電，特別是電站群的聯(lián)合調(diào)度發(fā)電對(duì)于 電網(wǎng)的安全存在著促進(jìn)作用，對(duì)于發(fā)電的穩(wěn)定和優(yōu)質(zhì)運(yùn)行也有著重要的推動(dòng)作用，可以有效緩解我國(guó)電網(wǎng)出現(xiàn)的供需矛盾問題，促進(jìn)供電的平穩(wěn)發(fā)展，同時(shí)也可以解決負(fù)荷峰谷差問題，提高發(fā)電的效益，最重要的是，在使用階梯發(fā)電站進(jìn)行發(fā)電供應(yīng)時(shí)，可以有效實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源的目的，階梯發(fā)電可以用最少的水資源，達(dá)到最大的發(fā)電量的目的，可以為電力企業(yè)減少運(yùn)營(yíng)成本，水供電企業(yè)的利益實(shí)現(xiàn)最大化，這對(duì)發(fā)電企業(yè)而言意義重大。近年來，人們的環(huán)保意識(shí)更為突出了，使用階梯發(fā)電減少環(huán)境污染成為人們的共識(shí)，這對(duì)階梯發(fā)電提出了個(gè)高的要求，階梯水電站要不斷優(yōu)化電力調(diào)度，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，提高電力的使用效率，以適應(yīng)時(shí)代對(duì)電力企業(yè)的新要求。

三、階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度需要的條件

（一）階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度需要考慮水庫(kù)的水能。

在大型水庫(kù)中，水資源是很豐富的，有水體流動(dòng)本身產(chǎn)生的動(dòng)能，有水位落差而產(chǎn)生的勢(shì)能和由于水位較深而產(chǎn)生壓力能量，在階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的設(shè)計(jì)過程中要充分考慮這些能力，通過各種手段，比如，壓力引水管、發(fā)電機(jī)等將水能成功轉(zhuǎn)化為電能，在這個(gè)過程中，需要用到大量的設(shè)備，同時(shí)需要遵循科學(xué)原理，進(jìn)行有效計(jì)算才能實(shí)現(xiàn)電能的成功轉(zhuǎn)化，這是有相當(dāng)難度的，但由于這種動(dòng)力資源是很豐厚的，階梯水電站工作者要通過自己的努力，用合適有效的手段實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)化，并實(shí)現(xiàn)發(fā)電的優(yōu)化調(diào)動(dòng)，為國(guó)家提供更多的電能。

（二）階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)動(dòng)需要建立有效地調(diào)度模型。

階梯水電站的短期優(yōu)化調(diào)度研究是具有諸多不確定性的，這些影響因素有：入庫(kù)徑流、天然來水量等，這些因素都是不確定的，同時(shí)，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)下，電力市場(chǎng)也存在著不穩(wěn)定因素，比如電價(jià)就不是恒定不變的，這對(duì)電力企業(yè)的整體利益會(huì)造成一定的影響，在這樣的情況下，建立梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度模型就顯得很重要，在建模過程中，需要考慮目標(biāo)函數(shù)、約束條件、隨機(jī)變量等內(nèi)容，把各種不確定因素考慮在內(nèi)，并適時(shí)對(duì)調(diào)度模型進(jìn)行有效調(diào)控，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)度決策是很重要的內(nèi)容。為保證階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度，有關(guān)人員要制定總體的可行性目標(biāo)，做好建模工作才能保證供電企業(yè)的利益有效實(shí)現(xiàn)。

（三）階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度需要計(jì)算單位水體的發(fā)電量。

階梯水電站通過水機(jī)電耦合系統(tǒng)可以將水庫(kù)的水能成功轉(zhuǎn)化為電能，水流通過壓力引水管沖擊水輪機(jī)，可以實(shí)行水能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，然后通過通過發(fā)電機(jī)可以將機(jī)械能成功轉(zhuǎn)化為電能，在這個(gè)過程中，所發(fā)電量的大小與諸多因素有關(guān)，比如，來水水頭的高低、壓力管形狀、水輪機(jī)效率等因此都會(huì)對(duì)發(fā)電量大小造成影響，因此，各個(gè)機(jī)組的單位發(fā)電量就存在較大的差異，階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度需要考慮單位水體發(fā)電量的大小，只有這樣，才能保證調(diào)度計(jì)劃的科學(xué)合理。

（四）階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度需要建立目標(biāo)函數(shù)。

階梯水電站發(fā)電的調(diào)度工作不僅與電有著重要的關(guān)聯(lián)還與水存在著重要的聯(lián)系，在調(diào)度過程中，上有水體對(duì)下游水體的水量影響是較大的，在考慮階梯發(fā)電有效調(diào)度時(shí)，只重視發(fā)電量的最大化是不行的，在實(shí)際階梯水電站的管理中，由于各個(gè)水電站都追求利益的最大化，他們之間不能有效協(xié)調(diào)，和諧發(fā)展，這就勢(shì)必影響水電資源優(yōu)化利用的程度與水平，如果要實(shí)現(xiàn)水電資源的優(yōu)化調(diào)度，實(shí)現(xiàn)階梯發(fā)電站之間的和諧發(fā)展，就不僅要考慮水電系統(tǒng)，還需要考慮火電系統(tǒng)，研究日負(fù)荷量，使水電站各時(shí)段的電價(jià)更為合理，就需要把水電系統(tǒng)，負(fù)荷和各時(shí)段的電價(jià)綜合起來研究，建立目標(biāo)函數(shù)，保證階梯水電站發(fā)電優(yōu)化調(diào)度的順利實(shí)施。

（作者單位：大唐雅安電力開發(fā)有限公司）

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