水库运行与调度复习资料

一、概述

1、水库对洪水的调节作用有两种不同方式，一种起滞洪作用，另一种起蓄洪作用。

2、水库群的类型：串联水库群、并联水库群和混联水库群。

3、水库调度的总任务是合理利用其工程和技术设施，在对入库径流进行经济合理调度，尽可能大地减免水害、增加发电和综合利用效益，以实现水资源的充分利用。

基本原则就是确保工程安全的前提下，分清发电与防洪及其他综合利用任务之间的主次关系，统一调度，使水库综合效益尽可能最优；当工程安全与满足供电、上下游防洪及其他用水要求发生矛盾时，应当首先考虑工程安全；当供电可靠性与经济性发生矛盾时，应当首先满足可靠性要求。

主要工作内容包括：编制最优、合理的运行调度方案；按所编制的方案根据面临的实际情况和信息进行实时调度和操作控制，尽可能实现最优；进行调度资料的记录、整理和分析总结；开展其他有关各项工作；开展水文气象预报，建立健全各项运行调度规程和规章制度，开展有关科学试验研究和技术革新等。

4、水库调度的基本原则是当供电可靠性和经济性发生矛盾时，首先满足可靠性要求。

6、水文现象具有成因规律和统计规律。

二、水电站水库中长期发电调度

1、水库中长期运行调度是研究在较长的时

期（季、年、多年）内的最优运行调度

方式制定和实施的相关问题。

2、水电站水库中长期运行调度特点：（1）受天然来水剧烈变化和水库调节能力的影响显著：

当水库规模一定时，水库长期调度

方式取决于天然径流的大小：

•在设计枯水条件，按保证运行方式工作；

•在一般丰水条件，按最优运行方式工作；

•在特枯水条件，按最优破坏运行方式工作。

当天然入库径流一定时，水电站水库运行方式主要取决于水库调节能力：

（2）调度信息的随机性和不确定性使调度更加复杂

（3）计算期和计算时段的考虑更加复杂（4）分时上网电价政策对中长期优化运行提出了新的要求

3、水电站水库入库径流描述方法：

（1）径流描述基本方法：时历法与统计法；历时法：以过去实测（包括插补延长）的或预报的径流时历特性资料来描述和预测径流未来变化规律。连续性和周期性较好，不完全符合随机性理论

统计法：以过去实测径流系列的某些周期特性量（如年径流、枯水期径流和洪峰流量等）的统计特性资料描述和预测径流变化规律。可以在一定程度上综合概括径流变化的各种可能情况，但不易反映径流变化的连续性。（2）既能反映径流变化的“连续性”，又能刻画其“随机性”：概率分析法（显随机法）和统计模拟法（隐随机法）

（3）径流过程描述方法：

确定性径流过程：历史径流过程、人工生成径流序列、预报径流过程

随机性径流过程：独立随机序列、马尔可夫过程，也称无后效性随机过程、混合随机过

程

4、水电站水库中长期运行调度基本方法

（1）中长期调度方法及分类

⏹按是否采用优化技术可分为常规调

度和优化调度。

常规调度是根据已有的实测水文资料，

计算各种兴利调度线，并与各种特征水

位线相结合，计算和编制水库调度图，

以此作为水电站水库控制运行的工具。

优化调度是指根据水库入流过程和综合

利用要求，考虑水电站水库的运行特征

和实时状态，制定并实现水库中长期运

行调度方式，获得最大的经济效益。

⏹调度图（调度函数）调度和优化计

算结果调度。

⏹预报调度和非预报调度

（2）中长期优化运行的最优准则

水电站水库的运行质量：从供电角度，

主要体现为可靠性和稳定性两个方面；从使

经济效益最大的角度：国民经济效益最大或

费用最小、电力系统的总耗煤量最小、水电

站发电量（发电效益）最大

（3）中长期运行调度计划制定与修正

◆水库常规调度的基本依据是水库调度图

（调度规则函数）：水库调度规则函数是体现

特定调度规则、用以指导水库运行的一种函

数。

◆水库调度图以时间为横坐标，以水库蓄水

量或水位为纵坐标，由一些控制水库蓄水和

供水的指示线所组成，它综合反映了各种来

水条件下的水库调度规则。

◆制定水库调度图的原则

■在设计枯水年份，水电站能按照保证出

力工作，不能使正常供电遭受破坏；

■在平水年或丰水年份，合理利用多余水

量，多发电，少弃水，节约系统中的火电燃

料费用；

■特枯年份，尽可能减轻水电站正常工作

的破坏程度，减轻对国民经济所造成的损失；

■尽可能满足综合利用部门的要求，包括

水利部门对水库所承担的灌溉、航运、供水

等以及电力部门对水电站所承担的负荷与电

量的要求。

◆常规调度图：

:相对于设计保证率的供水期的

平均出力。

保证率：水电站正常工作不遭受破坏的相

对历时。

（4）水库发电常规调度图的绘制方法

◆绘制常规调度图的基本方法

从历史实测径流资料中选出若干与水电站设

计保证率相应的水文过程，以水电站设计参

数为约束、水库特征水位为边界条件进行径

流调节计算，得出与各水文过程相应的水库

蓄水过程线，而后分别取其上、下包络线得

上、下基本调度线；再以上、下基本调度线

为边界条件，往上绘制加大出力线、往下绘

制降低出力线。出力值等于电站在相应水头

下所能发出最大出力的那根加大出力线为预

想出力

◆加大出力的方式：立即加大出力、后期集

中加大出力、均匀加大出力

◆减小出力方式：立即减小出力、继续按保

证出力图工作，直到死水位、均匀减小出力

至供水期末

◆多年调节发电水库调度图相应于年调节水

库常规调度图考虑了年库容和多年库容，分

别用于调节年内和年际径流分布不均

◆对于多年调节发电水库，供水年组的第一

年，称为第一计算典型年、供水年组的最后

一年，称为第二计算典型年。

（5）单一水电站水库确定性来水中长期优化

调度

◆发电流量Q的最优利用主要反映在尽量防

止和减少弃水上

◆对于调节性能好的水库，则弃水机会少，

水库水头一般也大，故水头利用的效益就可

能更重要；对于调节程度不高的水库，流量

的最优利用一般远较水头利用的效益为大，

更重要。

◆优化方法：1.传统优化方法：线性规划、

动态规划、逐步优化法等 2.现代智能方法：

遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等

◆水库优化调度的动态规划法：以t代表阶

段变量、选用每个阶段水库水位Z为状态变

量、选各时段的出力P t或发电流量Q t作为

决策变量，状态转移方程把多阶段决策过程

中的三种变量联系在一起。

◆动态规划的原理：一个最优策略的子策

略也是最优的。变量的性质:能描述多阶段决

策过程的演变特征；无后效性；直接或间接

可观测。

◆动态规划的基本思想：从过程的最后一段

开始，用逆序递推方法求解，逐步求出各段

各点到终点E最短路线，最后求出A点到E

点的最短路线。

◆PSO（粒子群优化算法）：一个粒子就是水

电站水库的一种运行策略或调度线，粒子个

体的位置向量x的元素为水库各时段末水位，

速度向量V的元素为各时段末水位的涨落速

度，水库各时段的水位、流量和出力必须满

足模型中的各种约束条件，因而可采用罚函

数方法将约束问题转化为无约束问题处理。