基于大數據的安康水電廠水庫精準調度探究

張濤

基于大數據的安康水電廠水庫精準調度探究

張濤

（國網陜西省電力公司安康水力發電廠 陜西安康 725000）

本文以國網陜西省電力公司安康水力發電廠為例，在基于大數據前提下，對水庫調度方式由傳統經驗型向大數據精準型轉變進行探究。

大數據；水電廠；水庫調度

引言

安康水庫位于漢江上游，是一座以發電為主，兼顧防洪、航運等綜合利用的大型水利樞紐。安康水電站總裝機85.25MW設計年發電量28.57億kWh，保證出175MW，是漢江上游調節能力最強，裝機最大的電站，也是陜西電網重要的調峰、調頻及事故備用主力電廠。自投產安康水電廠累計完成發電量519.12億kWh，是國網陜西省電力公司最大的利潤支撐之一。安康水電廠通過水庫科學精準調度、提高運維水平、提高管理水平等途徑，努力提高發電量，爭取來水總量一定條件下，實現發電增量最大化。

1 安康水庫現狀分析

1.1 安康水庫調度現狀

目前安康水電站已實現了水庫調度、大壩安全監測、機組監控自動化和工業電視監控四大系統。自投產安康水電廠不斷健全和完善水庫調度制度和方案，完成了《安康水電廠水庫調度規程》、《安康水庫汛限水位動態研究方案》等一大批水庫調度科研項目，理論水平列西北前茅。20多年安康水電廠積累豐富的水庫調度經驗，調度反應時間大大縮短，調度決策能及時順暢的得到傳達和執行，保證了汛限水位動態控制的可靠性。為實現精準調度奠定了基礎。

1.2 漢江流域降雨及水文特性

安康以上漢江流域處于副熱帶季風區，雨年降雨量在800～1000mm之間。7～9三個月的降雨量占全年50%左右，主汛期明顯。漢江安康水庫壩址以上洪水特別頻繁、陡漲陡落，同流域的地理條件以及形成洪水的暴雨移動方向密切相關。漢江上游的暴雨具有強度大、分布集中和籠罩面積廣等特點，流域雨水情復雜，常遇降雨能夠形成稀遇洪水。漢江上游流域大中小型水電站愈建愈多，改變了安康水庫原有的產匯流條件，影響了安康水庫的入庫洪水預報精準率，經常是中小雨預報偏大，大雨預報偏小，且無規律可循。

1.3 當前水庫調度面臨的困難

1.3.1 電站防洪任務繁重

安康水庫除了滿足自身發電、防汛安全外，還要兼顧下游安康城區、沿江城鎮及襄渝鐵路線安全。按照襄渝鐵路設計要求，電站遇到百年一遇洪水時，水庫最高水位不超過330m。安康水庫防汛能力有限，汛期庫水位倍受各方關注，要求嚴格。

1.3.2 流域內水利工程增多，水庫調度難度加大

目前，漢江上游有中小型水庫460座，且漢江干流形成了梯級水庫，洪水預測難度加大，造成安康水庫洪水預見期縮短，對水庫聯合調度帶來一定困難。

1.3.3 綜合用水主體要求不斷增多

除保障電網安全穩定運行，承擔調頻調峰、備用任務外，長江委要求保障航運流量等等要求工程，都給水庫科學調度增加了難度。國家“南水北調”工程供水后，瀛湖庫區漂浮物打撈和維持漢江生態基流面臨新的考驗。

2 基于大數據技術的安康水電廠水庫精準調度

2.1 大數據水庫精準調度簡介

大數據必須依托于云計算實現。云計算技術將計算分布在一定范圍之中，是由許多不同計算機組成的資源池中進行的。極大地提高計算能力、存儲空間和信息交換能力。

水庫科學精準調度可以提高水電站經濟效益，實現防洪安全，電網穩定和環保生態等社會效益的重要保障。水庫調度問題是一個高度非線性的數學規劃問題，其解空間變得極其龐大且無規則，給水庫調度計算帶了巨大障礙。

通過大數據技術，為水庫調度提供大量數據存儲、計算、管理和分析，組建一個完整的水電站調度大數據平臺，實現水庫的科學精準調度。

2.2 建立調度數學模型

通過大數據平臺將氣象信息等一系列信息予以融合，建立水庫調度大數據模型，實現水庫調度從經驗調度到科學調度、精準調度的轉變。通過大數據平臺將漢江上游梯級電站、氣象、水文和防汛等部門的信息匯總整合，分析發電以來單位位差發電量、平均洪峰流量延時等關鍵數據，建立最佳的水庫調度信息數據庫，構建定性、定量的二維度數學調度模型，處理好防汛與發電的關系，為提高水能利用率提供調度決策依據。

2.3 進行機組實時耗水率監測，提高水利用率

效率是水輪發電機運行的一項重要指標，通過分析不同水流和工況條件下機組的效率和運行性能，能夠為確定水電廠經濟運行的開機臺數和負荷優化分配提供參考依據。通過水電站機組實時效率監測系統，可以實時掌握機組運行效率，結合電網負荷需求和機組最低耗水工況，及時調整機組出力。建立集機組狀態監測數據、電網負荷變化、水庫水量和流域降水等信息于一體的大數據計算平臺，可以有效地降低機組耗水率，實現水庫調度精準化。

2.4 建立信息實時會商機制

隨著水力發電技術的發展，由過去靠人工憑經驗來調度而轉變為依靠系統工程理論和專家輔助決策等現代技術。在水文測驗方面，由于傳感器設備日益廉價，現場數據的采集已經可以做到實時和準確，數據的傳輸借助于網絡和衛星更加便捷。在通訊方面，電力系統內部網絡、廣電等眾多通信方式，為數據及時傳輸提供了有力保障。

主汛期漢江水情瞬息萬變，傳統水庫調度基本依靠依賴于電網調度命令，造成水資源的巨大浪費。水庫調度信息來源眾多，不利于水庫的精準調度。在電網調度層面，需要通過陜西省公司調度中心來獲取電網負荷需求和電網負荷變化情況；在防汛度汛層面，需要與安康市政府溝通，以掌握水庫上下游防汛信息和要求；在水文氣象信息層面，則需要同當地水文、氣象部門進行合作，以獲取更全面信息加以分析和研判；在水庫實際運行層面，安康水電廠掌握著最直接、全面的信息。因此，可以通過大數據平臺，將眾多信息加以整合、匯總，進行全面分析。可以實時跟蹤最新水情和天氣變化情況，結合防汛要求和電網需求，及時調整機組運行方式，合理控制水庫水位，實現水庫精準化調度。

3 結束語

通過大數據平臺，建立調度數學模型，進行機組實時耗水率監測，建立信息實時會商機制，從降低水庫棄水率、降低機組耗水率以及提高信息匯總、分析水平三個方面入手，最大程度地提高水能利用率，實現水庫精準調度。

[1]王元卓，靳小龍，程學旗，著.網絡大數據：現狀與展望.計算機學報，2013.

[2]宋亞奇，周國亮，朱永利，著.智能電網大數據處理技術現狀與挑戰.電網技術，2013.

TV697.1

A

1004-7344（2016）27-0132-01

2016-9-4

張濤（1974-），男，漢族，陜西安康人，工程師，本科，研究方向為電力經濟。