梯级水电站水库统一调度技术分析

梯级水电站水库统一调度技术分析
发表时间：2019-09-17T11:14:10.963Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：邓莉
[导读] 摘要：在我国社会经济发展的过程中，水力发电是一个十分重要的组成部分，在梯级水电站水库中，做好统一调度工作对于保证水电站水库的正产、可靠运行有着十分重要的现实意义。

（四川华电木里河水电开发有限公司四川凉山彝族自治州 615000）
摘要：在我国社会经济发展的过程中，水力发电是一个十分重要的组成部分，在梯级水电站水库中，做好统一调度工作对于保证水电站水库的正产、可靠运行有着十分重要的现实意义。

在本文中，主要结合木里河水力资源概况，对梯级水电站水库统一调度技术进行了研究与探讨，仅供参考。

关键词：梯级水电站；水库；统一调度技术
1.引言
现今，水力发电已经逐渐成为我国最主要的发电方式之一，因此，水力发电其环保特征、经济特性的特点逐渐被广泛应用。

水电站水库的优化调度，已经逐渐成为满足经济指标的必要条件，流域梯级水电站群电站级多、调节性能多样，若没有科学的调度理论和技术手段作支撑，梯级水电站群难以实现优化调度，极可能造成水能资源浪费。

因此，随着流域集控中心这种新型管理模式的出现，梯级水电站实施统一调度迎来了新的机遇和挑战，相关理论和实践将成为科技创新中亟需破解的命题。

2.木里河水力资源概况
木里河流域内高山峻岭，河谷深切，水量丰富，河床坡降陡，自然落差大。

规划河段（上通坝～阿布地）水力资源技术可开发量132.2.2万kW，年电量66.07亿kW·h。

水力资源密集度在四川中型河流中实属较优者。

表1 木里河及四川部分中型河流水力资源比较表
3.统一调度原则
为了能够从根本上促使梯级水电站的优化调度得到有效落实，同时，保证整个运行过程中的安全性、稳定性以及经济性，应当遵循符合实际要求的各项原则，这样才能够实现对其科学合理的调整和控制。

首先，要遵循统一调度的基本原则，在针对流域内的梯级水电站进行具体优化调度时，坚持电力系统调度和水利系统调度的统一性，这样可以最大限度保证实时优化调度的时效性和准确性。

与此同时，还能够从根本上避免不统一调度方案的出现，导致整个调度或者是经济运行失去基础。

其次，从技术共识逐步达到管理共识，最终得到电力调度机构的信任和支持，潜移默化地推动电力调度机构对梯级调度管理的逐渐变革，与实际情况进行结合，这样不仅能够实现数据的简化，而且还能够最大限度保证信息自身具有一定的精准化特征。

4.统一调度技术分析
4.1统一数据中心建设
梯级水电站统一调度的技术基础是建立统一的数据中心，实现对全流域的信息资源共享，才能保证梯级水电站实时响应性和总体效益的发挥，并且保证各种需求、任务都能准确、及时地人库，以满足各种应用软件的实时调整需求。

统一数据中心建设主要实现：（1）全流域水情自动测报信息的及时完整:实时掌握整个梯级的各电站水情信息，为发挥梯级电站的补偿调度提供信息支持。

（2）梯级各水电站调度计划信息透明:为较好地发挥梯级电站的联合运行效益，上游电站的调度计划透明性是为更好地发挥下游水库效益，同时，下游的异常情况及时反馈给上级以调整运行方式。

（3）全流域的水文预报:全流域的水文预报结果是开展梯级水电站联合调度的前提之一。

（4）水电站运行情况与机组检修信息共享。

4.2水文预报技术
梯级水电站经济效益的发挥，水库人库来水预报是关键。

水文预报根据发布预报的预见期长短和日常不同的业务需求，通常分为短期水文预报、中期日径流预报和长期水文预报，其结果为发电调度和防洪调度方案决策提供必要的依据。

4.2.1长期水文预报技术
长期径流由于受多种不确定因子(如气候变化、人类活动和地形地貌变化等)的影响，因果规律并不完全清楚，水文资料信息也不是很充分，往往表现出随机性、模糊性、灰色性等复杂特性，因此准确地预测出未来年、月的径流量，一直是水文预测研究难度较大的课题，主要表现就是预测精度偏低，预报效果的可靠性和稳定性比较差。

目前，中长期水文预报技术和方法还处于探索、研究和发展的阶段，尚缺乏普遍适用的、精度稳定可靠的预报方法，是介于水文学、气象学与其他学科的一门边缘学科，技术途径多为水文学与气象学、数学之间的结合，即采取系统分析法加气象预报的方法。

从预报的内容上看，除传统的各模型来水过程预报结果外，还对综合预报(采用最优组合预测法)、来水上下限带宽、来水概率的结果进行预报，以提升避免由于预报不确定性所带来的决策风险。

从预报的精度上看，一般而言，流域面积越大、资料年限越长、人类活动影响因素越小、来水季节性越明显的流域长期水文预报精度越高。

在预报对象上，针对梯级流域的预报对象一般为龙头水库和具有较大区间的区间水库来水。

4.2.2中期日径流预报
中期日径流预报主要是指以日为时段单位，利用前期和现时水文、气象等信息，预报未来一周左右水库人库过程，预报成果作为制定中期发电调度计划的来水依据。

其预报方法由于其预见期依然超过流域来水的汇流时间，因此，在预报制作上，多采用引人气象部门的天气预报降雨，基于产汇流原理进行预报，也有少数基于历史资料通过回归方法进行预测的。

目前，中期日径流预报的预报方法和研究的学
者不是很多，其主因是传统的水库调度无此方面的需求，传统的调度研究的是长期发电调度和短期调度，需求的是长期水文预报和短期来水预报。

随着调度闭环套接、电力市场等需求催生的中期日电量计划需求，以及气象部门对流域分区降雨定量预报可行性，中期日径流预报技术趋于成熟和可行，并随着气象预报的发展而发展，预报的对象多为龙头水库的人库流量和梯级电站的区间来水，下游电站的人库流量预报必须结合上游水库的调度出库计划进行。

4.2.3短期水文预报
短期水文预报通常为洪水预报，即根据洪水形成和运动规律，利用前期和现时水文、气象等信息，对未来的洪水情况所作的预报，洪水预报可分为洪峰水位、水位过程、洪峰流量和流量过程预报等。

在预报模型上多为概念性模型，如我国的三水源新安江模型、日本的水箱模型等，在预报制作上多数结合实时校正技术进行在线滚动预报。

但随着社会的发展，短期水文预报的也呈现了如下难点: （1）人类活动影响越来越难处理和控制，并且资料的可用年限越来越短。

（2）梯级开发越多，流域内开展洪水预报受上游水库调度影响比较大，而上级水库的放水计划具有相当的不确定性。

（3）资料的可靠性、准确性检验难度较大。

（4）无法事先估计预报精度的好坏。

（5）从水库调度业务需求上看，除要求对洪水进行预报外，还要求对非汛期的来水进行预报，目前尚无解决洪水与非洪水的参数衔接方法。

（6）新建水电站普遍缺乏资料，在此情况下短期内难以做出自动准确预报。

4.3水库调度技术
梯级水电站由于彼此间具有水力联系，上游水库的调度运行方案直接影响到下游水库的运行方式，影响的结果与下游水库的调节能力有关。

目前我国梯级水库间的关系既有一个调节性能比较好的龙头水库带下游很多调节性能比较差串联水库，如黄河上游梯级;也有多个调节性能较好的混联梯级，如沉水流域梯级等。

由于水库调度技术目前趋于稳定与成熟，因此，无论是哪种流域关系结构，现有的技术已基本能解决，主要因为：
（1）水文预报精度对水库调度结果的影响比较大。

（2）最优解不一定比满意解更符合实际需求。

（3）通过运行约束、简化对象等措施大大地简化问题求解的复杂性。

（4）求解水库调度方法众多。

当前，水库调度的研究主要内容为：
（1）深挖掘梯级水电站在防洪、发电中的实际调度应用需求分析，使调度结果更趋近于实际需求。

（2）分析梯级水库各种综合利用需求的运行调度，转化为相应的约束控制。

（3）配合电网全网的电力电量平衡、跨区电力售购需求和自身的机组检修要求进行的梯级补偿调度。

（4）梯级水库的长中短运行套接与实时调度自动控制。

在梯级电站的调度技术应用方面，水库的长期运行调度注重的是水量的统一调配，以实现整个梯级效益的最大化和控制运行破坏深度，由于长期以来水预报的不确定性，实用求解方法多为考虑来水随机特性的优化方法;中短期运行则注重电力电量平衡的调峰、避免弃水、防洪、航运等任务，在求解方法上可根据不同时期的来水特性决策采用确定性的优化方法还是考虑来水不确定性的方法;而实时调度则是更侧重于计划执行的跟踪、趋势预测、预警报警、计划修正与调整等
5.结语
在当前我国社会经济不断快速发展的背景下，无论是个人或者是社会发展，都对能源提出了更高的需求。

特别是电能已经逐渐成为现代人、现代社会在发展过程中必不可少的重要能源之一。

因此，梯级水电站实行统一调度，不仅能够保证电能的供应能够达到现代人、各个行业的基本需求，而且还能够促使社会经济效益有效提升。

参考文献
[1]王嘉阳.西南干流梯级水电站群短期与实时精细化调度研究[D].大连：大连理工大学，2017.
[2]吴杰康，郭壮志，丁国强.采用梯级水电站动态弃水策略的多目标短期优化调度[J].中国电机工程学报，2011(04).
[3]武新宇，范祥莉，程春田，郭有安.基于灰色关联度与理想点法的梯级水电站多目标优化调度方法[J].水利学报，2012(04). 作者简介
邓莉（1989—）汉族，女，本科，助理工程师，目前从事集控水调工作。