優化梯級電站機組運行的探討分析

【摘 要】筆者結合某省梯級電站機組的開發與運行的實際情況，對梯級水電站機組和電力系統的運行特點以及優化調度進行了分析、研究，同時對在電力市場激烈競爭的環境下梯級水電站機組調度和運行策略進行了研究。

【關鍵詞】梯級電站機組；優化調度；運行策略

近些年來，在社會經濟和科學技術的快速發展背景下，先進科學技術的運用更為廣泛。結合電力的市場環境，采用適宜的競價對策，系統、全面地處理水電站機組的優化調度問題，確保水電站可以安全、可靠的提供用電，從而創造經濟效益，提升能源的應用效率。對于創建現代化社會與和諧社會有著深遠意義。

1.梯級水電站機組的特點

梯級水電站機組的運營特點包含三個方面，首先是能量特性，也就是效率問題，其次是空化與空蝕特性，最后是電站機組的穩定性。對于效率特性主要關系到水能的應用程度，而空蝕與空化特性之間關系到電站機組的運用壽命，機組穩定性不但影響著電站機組的運用壽命，還影響著機組和整個電站的順利運營[1]。通常情況下，電站機組的效率特點能夠反映出水電廠的具體動力特性，其中動力特性直接決定著電網負荷的分配，所有對機組的效率特性進行研究，不但要對電廠的經濟運營官和電網的優化調度有著深遠意義，還對水輪機有關特性，比如氣蝕與磨損特性等具有參考價值。另外，對于水輪機的空化特性研究可以確保電站機組的應用壽命與機組的安全運行。機組的穩定性可以反映出所有激震源對電站機組安全、可靠運行的影響，因此研究機組的穩定性可以技術發現裝置存在的缺陷，從而消除隱患，提升電站機組的安全、可靠性和應用壽命，并未電站機組的設計、制造、安裝和運行等多個方面的完善提供先進的科學依據。

2.梯級電站機組的優化調度研究

水電站的短期調度必須依據長期調度的時期對引用的流量相關需求，一般情況下每天的總水量是固定的，因此梯級水電站一定要在依據以往的調度經驗在明確引用流量與發電水頭的前提下實現發電效益的最大化[2]。某省水庫在依據水庫的長期運營特點建立調度圖之后，可以明確其在每個季節的水位與調節流量，并結合長期的優化調度結果明確初始狀態，選擇某個水文階段的一天當作研究對象，同時給定水庫和下游每一個水電站初始時刻的有關庫存水量，當作全梯級的初始時蓄能狀態。依據有關水文資料，對一天之內的上游來流與區間的入流進行模擬，完成梯級水電站的長期優化調度的計算。對于水電站的優化目標，本文是在市場經濟背景下，電價當作指導商品的生產與消費的主要指標。因此電價一定要滿足電力產業的簡單再身纏與擴大再生產的相關需求。與此同時，電價不可超出用戶的心理買電需要付出的價格。通常情況下，價格是由賣方與買方經過自由競爭實現供求平衡決定的，經過市場的競爭體系，商品的價格會更為合理。電能作為一項特殊產品，具有供電、售點的地區性、壟斷性及運用的同時性。因此這些特點導致電價的控制和普通商品不同。如果電價超出企業承受能力的范圍時，用電量就會明顯降低。其在現實中已直接影響著高耗電企業的發展地區分布與現有布局[3]。另外，高耗電企業一定會從電價高的區域轉移至電價相對較低的區域，導致各個區域的電力需求發展格局出現明顯變化。當前，在廠網分開與競價上網的背景下，制定合理的電價體系已經越來越重要。國內許多地方已落實了分時的電價市場形勢，執行豐、枯與峰、谷的電價。

3.梯級電站機組的運營策略研究

水電交易結算方式與水電結算報價策略。

針對水電情況，在網上競價過程中必須綜合考慮自身特性。首先是水電建設的投資相對較大，且運行費用比較熟啊，也就是水電的固定成本比較高，而變動的成本比較低。其次是水電主要依靠水力進行發電，其中氣候等因素直接影響著來水量，也就是說電量是受限制的。在電力市場的競爭體系背景下，要想實現系統購電的費用最小目標，電力的競價需要一個討價與還價的過程。首先，水電系統與火電系統在明確周期之內可以發的電量過后，通過系統的搓和，同時在充分應用水電的前提下，確定水電價格。其次，在確定水電價格過后，水電系統可以完成自身的運營優化，從而設計最理想的放水發電量。上述是競價的相關步驟，通過研究可以總結出兩種對策。一方面是在明確周期內的每個時段，各個水電站機組的發電容量與電量過后，依據水電盡可能減小峰荷的規則，試探性明確水電站的發電工作時間與各個時間段的發電量和電價，同時利用等值火電中當量電價當作評估依據。另一方面是在明確周內各個時間段的發電量與報價過后，直接和市場上其他有關機組完成價格與最優的發電位置進行博弈。在博弈過程中必須充分考慮水電站機組的本身水庫調度情況與水利特點等相關約束與最優化。

為了可以確保電力系統的可靠、安全運行及電力的質量，一定要確保電網鋪設的服務能力，包含黑啟動、調峰和調頻及無功調整等等。而在電力的交易中心完成搓和交易過程中，必須完成網絡的安全運營校核。一旦依據初期的搓和交易相關結果，網絡中的部分節點就會發生阻塞，必須對分區的搓和進行調整，將阻塞的節點當作界線。其中負荷量相對比較高的區域的發電量一定要增加，而市場的出清價格要提升。而負荷相對較低地區的發電量需要進行調整，市場的出清價格要降低[4]。因此，在水電站機組的報價過程中，必須綜合考慮各個機組的出線地區的網絡安全及約束問題。

4.結束語

從世界的發展情況來看，電力的市場化是必然的。而電力的市場化主要是把電力企業歸屬到市場經濟體系中，經過市場的資源競爭，提升電力的生產效率，確保電價的公開、公平與合理，推動電力企業的可持續發展，提升供電質量，進而提升社會經濟效益。

【參考文獻】

[1]宗航，周建中，張勇傳.POA 改進算法在梯級電站優化調度中的研究和應用[J].計算機工程，2013，29（17）：105-109.

[2]梅亞東，朱教新.黃河上游梯級水電站短期優化調度模型及迭代解法[J].水力發電學報，2010，69（2）：1-7.

[3]朱敏，王定.基于人工神經網絡的梯級水電廠日優化運行電力系統自動化[J].2012，23（10）：35-40.

[4]伍永剛.雙鏈態遺傳算法及其在電力系統和梯級水電站優化調度中的應用[J]，華中理工大學博士學位論文，2013，（16）.