梯級(jí)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度在節(jié)水發(fā)電中的作用分析

祁杰

【摘要】隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，電已經(jīng)成為了人們生活中的重要資源，同時(shí)也造成了電力的緊張，電力梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度在電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)、安全穩(wěn)定運(yùn)行中起到了非常重要的作用，傳統(tǒng)的孤立電站發(fā)電調(diào)度模型已經(jīng)不能滿足梯級(jí)水電站運(yùn)行管理的需要。本文主要對(duì)梯級(jí)水電系統(tǒng)在節(jié)水發(fā)電中的作用進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

【關(guān)鍵詞】梯級(jí)水電；優(yōu)化調(diào)度；用水量；發(fā)電量

引言：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展人民生活水平提高，各種大小家用電氣普及，電網(wǎng)峰谷差越來(lái)越大，在節(jié)能環(huán)保的大力倡導(dǎo)下，我國(guó)提出按照節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的原則，優(yōu)先利用可再生能源。水電作為優(yōu)先調(diào)度對(duì)象，充分利用水能有效開(kāi)展水庫(kù)優(yōu)化節(jié)能增發(fā)，合理利用水利資源、科學(xué)調(diào)度、降低耗水率不斷提高發(fā)電效率。

一、梯級(jí)水電調(diào)度系統(tǒng)

梯級(jí)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度追求綜合效益最大化，是結(jié)合不同條件制定相應(yīng)的調(diào)度方法，對(duì)流域內(nèi)所有梯級(jí)電站的水力進(jìn)行預(yù)測(cè)，在保證綜合利用滿足防洪的情況下，根據(jù)優(yōu)化調(diào)度規(guī)程制定相應(yīng)的調(diào)度計(jì)劃。充分將上下游水庫(kù)間相互調(diào)節(jié)、相互補(bǔ)償?shù)淖饔冒l(fā)揮起來(lái)，從而能夠在特殊時(shí)期根據(jù)來(lái)水情況對(duì)水庫(kù)運(yùn)行方式、和機(jī)組運(yùn)行方式進(jìn)行預(yù)測(cè)。統(tǒng)一對(duì)度流域內(nèi)電站群電能和水能優(yōu)化和分配。梯級(jí)水電調(diào)度系統(tǒng)主要有短期優(yōu)化調(diào)度、長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度和廠內(nèi)優(yōu)化調(diào)度，長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度和廠內(nèi)優(yōu)化調(diào)度兩類(lèi)優(yōu)化模式同短期優(yōu)化調(diào)度之間存在密不可分的關(guān)系。

二、梯級(jí)水電系統(tǒng)特殊時(shí)期優(yōu)化調(diào)度作用

梯級(jí)水電系統(tǒng)特殊時(shí)期優(yōu)化調(diào)度是根據(jù)給定期內(nèi)用水量和發(fā)電量不同，制定相應(yīng)的梯級(jí)電站的發(fā)電計(jì)劃，從而保證特殊時(shí)期內(nèi)對(duì)用水量和發(fā)電量。

2.1限定調(diào)度期內(nèi)用水量

在限定用水量的期間，通過(guò)對(duì)每個(gè)梯級(jí)間發(fā)電站補(bǔ)償各電站間的相互用水量和對(duì)發(fā)電出流間的過(guò)程進(jìn)行協(xié)調(diào)，從而提高梯級(jí)發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益。在梯級(jí)水電系統(tǒng)給定用水量條件下優(yōu)化調(diào)度過(guò)程時(shí)，對(duì)于具有一定調(diào)節(jié)能力水庫(kù)的梯級(jí)電站調(diào)度期內(nèi)的用水量由調(diào)度期初始庫(kù)內(nèi)水位、末期庫(kù)內(nèi)水位聯(lián)合流域內(nèi)來(lái)水量綜合預(yù)測(cè)然后制定最優(yōu)的調(diào)度計(jì)劃。但是限定調(diào)度期初始庫(kù)內(nèi)水位和末期庫(kù)內(nèi)水位對(duì)于日調(diào)節(jié)電站或者徑流式電站變化不大。在限定用水量前提條件下，根據(jù)梯級(jí)電站用水量對(duì)其進(jìn)行調(diào)度，依照水電互動(dòng)的原則，來(lái)制定最優(yōu)的調(diào)度方案。

2.2限定調(diào)度期內(nèi)發(fā)電量

在限定發(fā)電量的期間，可通過(guò)抬高各梯級(jí)電站水庫(kù)水頭減少總用水流量，梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度能夠有效利用流域徑流，通過(guò)對(duì)龍頭水庫(kù)蓄水量的合理調(diào)節(jié)使得梯級(jí)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度中水電系統(tǒng)高效經(jīng)濟(jì)、安全穩(wěn)定運(yùn)行。在制定發(fā)電計(jì)劃過(guò)程中，梯級(jí)發(fā)電總量需要根據(jù)每個(gè)梯級(jí)電站的來(lái)水量并結(jié)合每個(gè)梯級(jí)電站能耗效應(yīng)確定后，依次為每個(gè)梯級(jí)電站分配相應(yīng)總發(fā)電量，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)情況分時(shí)段短期負(fù)荷預(yù)測(cè)梯級(jí)發(fā)電總量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而獲得梯級(jí)總負(fù)荷波動(dòng)再依次分配到每個(gè)梯級(jí)電站的發(fā)電機(jī)組上，得出聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的各時(shí)段綜合發(fā)電過(guò)程。

三、梯級(jí)調(diào)度在節(jié)水發(fā)電調(diào)度中的作用

隨著水庫(kù)和電站數(shù)量增加，電力產(chǎn)權(quán)利益多元化，梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度形成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的、復(fù)雜的綜合決策過(guò)程，傳統(tǒng)水庫(kù)優(yōu)化方法和對(duì)新的梯級(jí)水電站的調(diào)度需求無(wú)法滿足。梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度是有著高度的離散性、不確定性，存在復(fù)雜的水力、電力以及上下游之間各電站相互之間的補(bǔ)償、相互調(diào)節(jié)的能力，需要根據(jù)每個(gè)水電站的來(lái)水量、水庫(kù)調(diào)節(jié)能力以及各個(gè)水電站間的水力、電力等情況，對(duì)各個(gè)電站間發(fā)生態(tài)流徑、發(fā)電流量效益或者負(fù)荷需求進(jìn)行優(yōu)化分配，充分發(fā)揮水庫(kù)補(bǔ)償效益和調(diào)節(jié)作用，使梯級(jí)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度綜合效益最大化。

3.1合理控制庫(kù)內(nèi)水位提高梯級(jí)電站效益

在調(diào)度過(guò)程中，應(yīng)盡量增加上游水位或者減少下游水位來(lái)增加發(fā)電水頭，不同流量級(jí)下，上游的流出水位會(huì)受到下游庫(kù)內(nèi)水位的變化影響，流量越小影響越大。流量高時(shí)，上游電站流出水位受到下游庫(kù)內(nèi)水位的變化的影響不明顯，但是下游電站機(jī)組處理會(huì)受到阻礙，在此時(shí)增加下游水庫(kù)運(yùn)行水位進(jìn)行調(diào)節(jié)后，既不會(huì)影響上游電站發(fā)電能力，又能提高下游電站機(jī)組發(fā)電能力；當(dāng)流量低時(shí)，上游電站流出水位受到下游庫(kù)內(nèi)水位的變化的影響顯著，下游電站機(jī)組發(fā)電能力不會(huì)受到阻礙，在此時(shí)對(duì)下游水庫(kù)運(yùn)行水位進(jìn)行降低，既不會(huì)影響下游電站發(fā)電能力，又能提高上游電站機(jī)組發(fā)電能力。合理對(duì)下游電站庫(kù)內(nèi)水位最優(yōu)運(yùn)行進(jìn)行控制，能夠充分利用梯級(jí)電站調(diào)節(jié)能力，提高梯級(jí)電站工作效率。

3.2枯水期合理安排

在枯水期，應(yīng)提前將庫(kù)水蓄滿保持最高運(yùn)行水位，采用高水頭運(yùn)行能有效降低耗水量提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)于流域徑流式水電站，可通過(guò)低谷蓄水高峰段開(kāi)機(jī)運(yùn)行的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，合理利用電站調(diào)節(jié)能力，避免增加耗水量，提高運(yùn)行成本。

3.3調(diào)節(jié)庫(kù)容優(yōu)化調(diào)度洪水

梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度能幫組各梯級(jí)水電站安全防汛度汛，流域區(qū)降水在時(shí)間和地區(qū)上存在著差異，豐枯期矛盾顯著。在汛期到來(lái)之初，優(yōu)先對(duì)調(diào)節(jié)能力小的水庫(kù)蓄水，后對(duì)龍頭水庫(kù)進(jìn)行蓄水，使梯級(jí)電站的引用水頭提高；在汛期過(guò)后，龍頭水庫(kù)提高發(fā)電效率，補(bǔ)償調(diào)節(jié)下游各梯級(jí)水庫(kù)，提高流域徑流水量的利用率。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)梯級(jí)水電梯級(jí)水電站給定期用水量和發(fā)電量進(jìn)行分析，梯級(jí)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度不僅使梯級(jí)電站綜合效益最大化，還產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，還能有效泄洪并充分利用梯級(jí)電站調(diào)節(jié)能力增大發(fā)電站的發(fā)電量，提高梯級(jí)電站工作效率，在節(jié)水發(fā)電中發(fā)揮了重要作用。

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