瀾滄江流域梯級水電系統水庫調度智能化概述

王昱倩，李陽毅誠，張攀全

(華能瀾滄江水電股份有限公司集控中心，云南 昆明 650214)

流域梯級水電系統水庫調度智能化主要是指在流域集中調度的基礎上，以“實時感知、精準預測、智能調控”為目標，將氣象、水情、防洪、發電、市場等信息融為一體，全面搜集、分析電網負荷、水情雨情、設備工況等海量數據，通過智能模型和信息技術，實現以數據分析和智能決策為基礎的水電系統調度控制模式[1]。

隨著我國電力體制改革的進一步深化以及現代科技日新月異的發展，流域梯級水電系統水庫調度智能化是大勢所趨[2- 4]。瀾滄江流域梯級水電系統是我國十三大水電基地之一，在云南境內乃至整個西南水電系統中均占有舉足輕重的地位。近年來，瀾滄江流域梯級水電系統充分發揮流域集控中心集中管理、集中調度的優勢，在徑流預測、水庫調度等方面積累了寶貴的資料。宏觀方面，瀾滄江梯級水電系統水庫調度智能化體現在結合云南電力市場交易規則，充分發揮小灣、糯扎渡水庫調節作用，制定合理優化的梯級水電站水庫群調度規則，高效利用水能資源。微觀方面包括梯級電站運行水位控制、閘門調度策略制定以及特殊情況下調度方案的比選等。

1 流域梯級水電系統水庫調度智能化的實現目標和關鍵技術

未來一段時期內，高效、智能、經濟的水庫調度方式應當以實現水電資源優化配置為目標。水庫調度智能化采用的關鍵技術通常有大數據技術、云計算技術、云存儲技術等[5- 6]。大數據技術主要包括針對大數據提出的數據采集技術、存儲技術、分析及挖掘技術、可視化呈現技術。云計算是基于互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源。云存儲是云計算的存儲部分，本質上是為大數據量運算時提供存儲和管理，云存儲是一個以數據存儲和管理為核心的云計算系統。與此同時，水電站智能化具有其本身的特殊性，可以在水雨情數據分析及挖掘、水電運行數據分析及挖掘以及電網運行及電力負荷數據分析及挖掘等方面得到應用[7]。

2 瀾滄江流域梯級水電系統水庫調度智能化概述

瀾滄江流域梯級水電系統是我國十三大水電基地之一，已建成投產的電站在云南境內自上而下包括烏弄龍、里底、黃登、大華橋、苗尾、功果橋、小灣、漫灣、大朝山、糯扎渡、景洪，除大朝山外均屬于同一家利益主體，十分有利于流域梯級水電系統智能化調度的應用。

近年來，瀾滄江流域梯級水電系統水庫調度智能化取得了長足的發展，主要體現在以下幾個方面。

圖1 中長期徑流預報系統預報結果界面

2.1 中長期徑流預測

具有一定精度的中長期徑流預測是梯級水電系統經濟合理調度的重要參考依據，若能準確預測未來時間內的中長期徑流情況，結合水庫運行調度，合理制定水庫調度計劃，可以有效減少電能損失，最大限度地開發水力資源，產生巨大的社會經濟和發電效益。

瀾滄江集控中心會同武漢大學開展瀾滄江流域中長期徑流預報研究，識別影響瀾滄江流域徑流變化的大氣環流因素，優選影響中長期徑流預報的大氣環流指標、融雪、太陽活動等水文氣象因子，運用了7種基于時間序列(最鄰近抽樣、回歸模型、小波分析、混沌理論模型等)和3種基于水文氣象因子(逐步多元回歸模型、人工神經網絡、支持向量機)以及2種集合模型(集合權重、集合向量機)，建立了多種瀾滄江小灣、糯扎渡斷面的中長期徑流預報模型，從本質上了解瀾滄江流域徑流形成的原因及變化規律，為全面提升瀾滄江梯級水電系統水庫調度智能化調度起到了關鍵的作用。

在對瀾滄江流域徑流形成影響因素分析的基礎上，利用水庫調度智能化技術，包括計算機軟件技術、水文氣象大數據分析技術以及地理信息系統技術等，開發完成瀾滄江流域中長期徑流預報軟件，通過軟件實現模型參數率定、中長期預報、模型庫管理、預報方案管理、精度評估、基礎數據管理等應用功能，同時能夠進行逐月修正預報，對月、旬中期預報提供逐日過程，也可添加流域其他電站資料，進行擴展預報。

目前，該流域中長期徑流預報系統在瀾滄江梯級水電系統水庫調度智能化工作中發揮著重大作用，極大程度提高了瀾滄江流域水電系統調度智能化水平，并為流域梯級水電系統的安全高效運行和風險決策積累了寶貴的資料。

2.2 水庫調度自動化

瀾滄江流域水電系統水庫調度自動化系統是一個綜合應用程度高的智能化系統，主要實現的功能包括瀾滄江流域內所有水情遙測數據的采集和處理、數據庫管理和應用、水務計算、數據處理、人機聯系、安全防護、系統及網絡管理維護、數據通信、信息發布、報警、監視、報表制作和水庫調度基本應用等功能，完成洪水預報、洪水調度等高級應用軟件的開發和實施；實現資料整編、數據挖掘、個性化文檔、用戶分級權限管理、各電站水情信息接入以及對外信息交互等功能。

2.3 梯級水電系統聯合優化調度

瀾滄江流域梯級水電系統需要兼顧發電、生態、通航等綜合利用要求，并擔負著云南電網外送電、調峰、調頻的重要任務。系統調度運行過程中涉及非常復雜的水力、電力運行安全約束，同時也有非常復雜的利益矛盾需求，為解決瀾滄江流域梯級水電系統多目標聯合優化調度等問題，瀾滄江集控中心會同大連理工大學研發了瀾滄江梯級優化調度系統，并對其進行了二次升級改造，開發了瀾滄江流域梯級水電系統新型優化調度系統。

圖2 防洪調度系統

該系統建立了多周期精細化梯級水電系統優化調度模型、反調節水電站聯合優化調度模型、考慮閘門實際運行的防洪優化調度模型，并提出了相應的求解方法，構建了瀾滄江流域梯級水電系統多目標優化調度決策支持系統，實現了多目標、多約束下瀾滄江流域梯級水電系統聯合優化調度規則的制定，是瀾滄江流域梯級水電系統水庫調度智能化的一個集中體現。

考慮閘門運行方式的防洪調度是流域梯級水電系統優化調度的一個重要組成部分，瀾滄江流域梯級水電系統的閘門調度以智能化系統計算與調度人員人工經驗相結合，二者有機地結合起來，通過建立多約束集成防洪優化調度模型，能夠得到符合習慣和實際情況的閘門調度方案，從而達到防洪興利的目標。

3 總結及展望

流域梯級水電系統水庫調度智能化是未來水能資源高效利用的必然要求和發展趨勢。近些年來，瀾滄江流域梯級水電系統水庫調度智能化取得了一定的成果，在流域來水預測、梯級電站運行自動化以及梯級水電系統聯合優化運行等方面積累了寶貴的經驗。未來瀾滄江流域梯級水電系統水庫調度智能化程度將進行進一步加深，在提高流域來水預測準確率，力爭實現水庫調度自動化系統的全范圍、全過程覆蓋，進一步實現更高要求、更加復雜的梯級優化調度規則的制定功能等方面取得長足的發展。