水库调度技术及系统(内部培训)

发电调度
计划制定
长期发电调度
以年、季为调度期， 以月、旬为计算时段。 以周、旬、月为调度 期，以日为计算时段。
根据 调度 期和 时段 分类
计划跟踪
中期发电调度 短期发电调度 实时调度
以日为调度期，以1h、 15min为计算时段。
以1h、15min为时段 对计划进行滚动跟踪。
发电调度
安全一区
电网、机组、闸门信息 水 情 遥 测 来水预 报 历史资 料 数据处理
约束、边界
配置文件
结果展示 模拟仿真 方案保存
防 洪 调 度
方案集
方案存取 方案对比分析
条件集
方案条件编辑
方案计算 特征值比较 过程值比较
方案比较集
比较集管理
界面风格与发电调度类似
实时调度——趋势预测
节能考核——计算参数
节能考核——考核计算
节能考核——结果管理
监控系统
上报发电计划 长期计划
指导
WDS数据库 资料分析 后台计算
修正
中期调度 指导 修正 短期优化 指导 修正
仿 真 模 拟
实时调度及预警
N
是否越限
Y
修正计划?
中长期策略
预警发布
安全二区
Y
发电调度
发电调度模型—常规调度
（1）水库调度图模型：适用于具备季调节能力 及以上，且拥有水库调度图的水库。由于水库调 度图的横坐标通常按旬划分，因此该模型只能用 于以旬、月等为时段的长期发电调度。
水库水力联系分类：
水库1 水库1
水库1 水库2
水库2 水库3 水库2
串联
并联
混联
梯级水库上下游衔接方式分类：
间断式
重叠式 联接式
水电站开发方式：
水电站主要是通过集中水头和引取流量来 发电，根据集中水能的方式不同可分为引 水式电站、坝式电站和混合式电站。
引水式
坝式
混合式
正常蓄水位 影响水 库和电 站运行 的主要 经济技 术指标 死水位 防洪限制水位 防洪高水位 设计洪水位 校核洪水位
装机容量
正常蓄水位（最高水位） 指水库在正常运用情况下，水库为满足兴 利要求，在设计枯水年开始供水时应蓄到 的水位。 死水位（最低水位） 水库在正常运用情况下，允许消落的最低 水位。主要是为了保持水电站有一定的工 作水头和满足其它综合利用要求而设置。
防洪限制水位（汛期最高水位） 又称汛限水位，指水库在汛期允许水库蓄 水的上限水位，也是在设计条件下水库防 洪的起调水位，一般低于正常蓄水位。 防洪高水位 水库承担下游防洪任务时，为控制下游防 护对象设计标准洪水时所拦蓄的洪水在坝 前达到的最高水位。
节能考核 核心任务：计算水能利用提高率
η核
E实 E核 E E核
核 ：水能利用提高率
E 核 ：计算时期内考核发电量 E实 ：计算时期内实际发电量 E ：计算期末库容差电量（蓄能曲线折算）
节能考核——考核电量计算
日以下调节性能电站：提取电站的实际日平均入库 流量，按核定运行水位逐时段计算。影响因素取决 于出力系数K值与核定运行水位。原则上均应由国 调批复，实际各电站可根据其历史运行资料的模拟 计算结果灵活调整。 季调节以上调节性能电站：提取电站的实际旬平 均入库流量，根据调度图计算。影响因素主要取 决于出力系数K值。
水能计算（电站） 水电站通过管道来引水推动水轮机进行发 电，实际出力计算应考虑水头损失和机组 效率（包括：水轮机效率、发电机效率和 机组传动效率）。
Nt 9.81 H t Qt
Nt — t 时段内的电站平均出力； 9.81 可用综合效率系数K表示。 — 机组效率。
优化分类 确定性优化 根据 入库 径流 描述 分类
（1）发电量最大模型：适用于所有类型水库， 并可同时应用于长、中、短期发电调度。根据计 算电站数目，可分为单库发电量最大、梯级发电 量最大和库群发电量最大。 基本原理：根据各水库调度期内的入库流量过程 和各电站的调度期初、末控制水位，合理安排各 水库蓄泄过程，在满足各电站各种约束条件的前 提下，使得整个调度期内的总发电量最大。
基本原理：根据时段初水位在调度图上的指示区 域获得该时段的平均出力，然后按不弃水原则进 行调度计算得时段末水位。
发电调度
发电调度模型—常规调度
（2）混合控制模型：适用于所有类型水库，并 可同时应用于长、中、短期发电调度。 基本原理：综合了末水位、出入库平衡、出库流 量、时段出力、水库调度图（无调度图的电站无 此选项）、末水位+平均水位、出库+出力、末水 位+弃水等多种控制模式，各时段可以任意配置 不同计算模式。对于任意的连续多个时段，还可 选择等流量控制和等出力控制两种控制模式。
（4）调峰容量分配模型：适用于所有类型水库 的短期发电调度。
基本原理：根据水库的入库流量过程、典型负荷 过程、调峰容量和调度期初末控制水位，合理安 排水库蓄泄过程，在满足各类约束条件前提下， 使得水库出力计划过程的峰谷时间与典型负荷保 持一致，且峰谷差等于调峰容量。
发电调度
发电调度模型—优化调度
总体结构及与平台关系
高级应 用软件 界面
资料 整编 水文 预报 发电 调度 防洪 调度 节能 考核 …. 数字流域 . 及其应用 数据仓 库应用
高级应用数据接口层
直 接 调 用
百度文库
数 据
模型及方法库
挖 掘
电力市场 基 本 应 用 网 络 数 据 服务 MIS 各 类 调 度 数 RSDSS 据 数据仓库 元数据库
发电调度
发电调度模型—优化调度
（3）调峰电量最大模型：适用于所有类型水库 的短期发电调度。根据计算电站数目，可分为单 库调峰电量最大、梯级调峰电量最大和库群调峰 电量最大。 基本原理：根据各水库调度期内的入库流量过程、 典型负荷过程和各电站的调度期初末控制水位， 合理安排各水库蓄泄过程，在满足各电站约束条 件前提下，使得整个调度期内的调峰电量最大。
发电调度
发电调度模型—常规调度
（3）典型负荷分配模型：适用于所有类型水库 的短期发电调度。
基本原理：根据水库的入库流量过程、典型负荷 过程和调度期初末控制水位，合理安排水库蓄泄 过程，在满足各类约束条件前提下，使得水库出 力计划过程的形状与典型负荷保持一致，保持相 同的负荷比例。
发电调度
发电调度模型—常规调度
动态规 划法
微粒群 算法 神经网 络法
优化 模型 求解
人工鱼 群法
常用优 化算法
蚁群 算法
遗传 算法
发电调 度 防洪调 度
节能考 核 综合调 度
调度软 件分类
防洪调度
调洪基本原理： 入库洪水较大时， 为使下游地区不 遭受洪灾，可临 时将部分洪水拦 蓄在水库中，待 洪峰过后再将其 放出。
流 量 VT Q=f(t) q=f(t)
I Q W
I — Q — W —
在给定时段内输入该区域的总水量； 在给定时段内输出该区域的总水量； 时段内的区域蓄水变化量。
水库水量平衡算法 基本原理：给定时段内，水库的入库水量 和出库水量之差，等于其蓄水变化量。
(qin qout ) t Vend Vbeg
qin、qout
二零一四年二月
1、水库电站概述 2、主要经济技术指标
主要内容
3、常用调度算法
4、调度软件分类
5、决策系统介绍
水库的主要作用：
利用水库的容积和泄水闸门对天然来水进 行调蓄，以调节来水的时空分配，并充分 利用水资源。
调节能力分类：
按水库对天然径流的调节能力大小和运用 要求不同可分为日调节(30)、周调节(40)、 季调节(50)、不完全年(60)、年调节(70)、 不完全多年调节(80)、多年调节(90)。
WDS
数据提取、数据清洗
发电调度软件流程及功能
调度期设置
方案制作 计 划 类 型 选 择 计算对象选择 调度模型选择 配置文件 方案存取 方案集 方案管理 方案重算 长序列操作 多方案 对比分析 输入信息 边界约束 结果展示 模拟仿真 生成方案
方案比较分析
方案比较
电站比较
过程比较
发电调度软件界面展示
考虑下游区间预报，不超过下游主要 防洪控制点安全泄量错峰补偿调节， 使防洪控制断面的最大过流量最小。
执行上级防汛指挥部门的调度指令， 对调度指令所产生的后果进行分析， 并反馈给上级防汛指挥部门。
指令调度
发电调度 主要任务：合理安排水库蓄放水发电。
发电调度是已知水库的入流过程及综合利用要 求，根据水库承担的水利任务与调度规则，在 确保大坝安全的前提下，运用水库的调蓄能力， 寻求最优运行策略及相应决策，实现有计划地 对天然入库流量进行蓄泄，制定出水电站及其 水库的优化运行调度计划，达到充分利用水能、 增加发电量和保证系统安全运行等目的。
设计洪水位 当大坝遇到设计洪水时水库在坝前达到的 最高水位。 校核洪水位 当大坝遇到校核洪水时水库坝前达到的最 高水位，是水库预计可能出现的最高水位。
装机容量（额定发电能力） 指水电站所有机组额定容量的总和，与水 库的正常蓄水位、死水位有关。
水量平衡算法 基本原理：地球上总水量是基本不变的， 对任一区域，给定时段内的输入水量和输 出水量之差，必等于该区域内蓄水变化量。
计 划 类 型 切 换 区
功能按钮部署区
主界面
发电调度软件界面展示
计算对象、调度 模型、时段类型 及调度期设置。
发电调度软件界面展示
输入条件切换区
发电调度软件界面展示
结果输出项设置
发电调度软件界面展示
图表展示及 仿真设置
发电调度软件界面展示
防洪调度软功能及操作流程
方案制作
调度期设置 计算时段选择 调度模型选择 数据库 本地 计算条件
—时段平均入库、出库流量 — 时段初、末水库蓄水量（库容） —时段长
Vbeg、Vend
t
水能计算（河流）
主要计算任务：出力和发电量。
水电能量转化：将水的势能转化为电能。
Et 9.81Ht Qt t
Et Ht Qt
— t 时段内的理论水电能； — t 时段内的发电净水头； — t 时段内的发电引用流量。
发电调度
发电调度模型—优化调度
（2）发电效益最大模型：适用于所有类型水库， 并可同时应用于长、中、短期发电调度。根据计 算电站数目，可分为单库发电效益最大、梯级发 电效益最大和库群发电效益最大。 基本原理：根据各水库调度期内的入库流量过程、 电价过程和各电站的调度期初末控制水位，合理 安排各水库蓄泄过程，在满足各电站约束条件的 前提下，使得整个调度期内的总发电效益最大。
水 位
VT
时间
主要任务：保安全
时间
防洪调度
水位控制
在保证水位控制条件的前提下，使最 大下泄量最小，即按最大削峰准则调 度。水库自身防洪形势紧张时使用。 出库限制生效时使水库最高水位最低； 否则则尽可能削减洪峰。下游防洪压 力较大时使用。 洪水预报较可靠时，提前下泄腾。
主 要 调 度 模 式
出库控制 预报预泄 补偿调度
调度期内各时段的入 库流量均为已知量， 即入库过程是确定的。 仅知道面临时段入库 径流，但充分反映了 历史确定性优化成果。 入库径流过程为随机 过程，如独立随机序 列、马尔可夫过程等。
隐随机优化
随机优化
优化目标
• 发电量最大 • 发电效益最大 以水定电 • 保证出力最大
• 蓄能量最大 以电定水 • 耗水量最小