節能發電調度下的水電短期優化調度

摘要：為了解決我國能源緊張的問題，除不斷研發能源外，還需要進行節能。在這一狀況下，應極力進行水電站經濟運轉的工作。文章通過對節能發電調度下水電短期優化調度的分析，探討了發電節能調度下水電短期優化調度的方案。

關鍵詞：節能降耗；發電調度；水電短期優化調度；水電站；聯合發電 文獻標識碼：A

中圖分類號：TV737 文章編號：1009-2374（2016）28-0113-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.057

傳統電站的經濟調度指的是水和電體系的聯合發電優化調度，通常以系統運轉費用最低作為目標判斷未來一定時間范疇中的所有機組發電規劃。在電力工業的體制下，電站調度是為了將由追尋系統運轉費用最低朝著追尋各自發電效益的最大化改變，以此令水電系統單獨調度成真。與火電系統對比，短期水電系統的發電調度由于水電站之間的水流而更為繁瑣。短期水電調度由于典型非線性、非凸規劃及離散等原因，可以分成混合油化法、數學規劃法及模擬仿生算法，本文通過綜合分析進行概括。

1 我國當前水電站經濟運行中存在的問題

電力系統作為有機的整體，在系統中所有主要設施運轉狀態的變更，均會對電力體系造成影響，所以并網運轉的水電站應當承受并服從電力系統值班調度員的統一指導。對于水電站而言，值班人員在業務方面存在機、電分離或機、電不分的狀況，每班均設有值長，對當班進行統一運行。值班長對于行政方面需通過站長或廠長進行指揮，對于運轉技術方面執行系統值班調度員的調度指揮。

據分析，我國大部分已經完成的水電站內，大多未進行經濟運轉，原因較多，比如節能思想中的問題，體現出不注重水電站運轉的經濟節能，并且有些水電站并不具備節能的理念，例如技術水準過低，嚴重影響到水電站的經濟運轉，雖然有些水電站已經將經濟運轉當中長遠發展進行了節能化管理，也對水電站提出了相應的要求，可是在真正的操控當中，并不具備真正的節能標準，有些未對所有季度或所有月份提出水電站的節能目標，令眾多節能理念僅處于號召的狀態。再比如：欠缺相應的法律制度，責任體系模糊。未頒布真正的法律條例進行規劃，節能僅僅成為模糊的觀念，未明確責任的主體，即便無法完成節能的目標也不具備責任問題，并不會存在任何不利結果，如此會對水電站的運行造成影響，不具備較高的節能積極性，欠缺主動性。可是在技術環境的束縛中，眾多節能方法無法良好運用，也無法使用新技術來減少電能的耗費。當前在水電站經濟優化運轉的探討方式具備自身的特質，對于各種類別的水電站而言，方法的使用也各不相同。

2 節能發電調度下的水電短期優化調度的重要性

2.1 水電站優化調度的意義

進行水電站優化調度，成為處理資源短缺、能源緊張的一個重要方面，也成為最具意義的一個方式，受到經濟體制改革以及市場機制競爭的影響，令水電站需要通過廠網分離、競價上網的方式進行電力市場的運用，從而節約成本、提升效率。

在這一狀態下，實施水電站經濟運轉工作，提升水電站運轉的管理能力，對提高水電站發電效益、保障電網安全運轉具有較大的意義，也是有效運用水資源的有效措施。

2.2 水電站經濟運轉的內容

2.2.1 水電站經濟運轉的內容。大致包含了廠內經濟運轉、短期經濟運轉及長期經濟運轉。

廠內經濟運轉指的是實時調度，把相關小時分配到的負荷落實于所有機組當中，且依照負荷的實際轉變，協調所有機組的負荷，執行實施操控。在符合電力系統供電所需與不轉變當前發電設施及水工建筑物的條件下，通過充分運用水能資源，提升電站以及系統經濟效益的目標，依照系統分析理論以及最優化技術編制方案進行運轉。

2.2.2 短期經濟運轉的工作。短期經濟運轉需要將長遠經濟運轉分配至本時段的輸入，可以在最短的時段之間進行有效搭配，打造出電站短期最佳的運轉形式，也就是將短期電站逐日、逐時的負荷分配以及運轉狀態進行確定。

2.2.3 長期經濟運轉。這是將較長時期中的有限輸入能最佳分配于較短時段，打造出所有電站長期最優的運轉形式。將水庫優化調度作為中心，并執行電力系統長期的電力電量平衡，把水電站較長時間內的輸入能量有效分配于較短時間當中。

總之，三者不僅為一體，也單獨存在，從理論而言，研究需要先通過廠內出發，再到短期與長期，而在研究當中則將順序顛倒。

3 節能發電調度下的水電短期優化調度方案

3.1 節能發電調度下的水電短期優化調度的基本原則

短期運行調度對具備短期調節性能的水電站具備良好的意義。長期最佳運行形勢的制定對具備長期調節性能水庫的水電站十分重要。

節能發電調度中水電短期優化需要實現的目標是需要通過長期優化運轉方案判斷發電用水量，并且通過短期水文預報乃至相應電力市場信息進行編定，通過日調節庫容將水電站的水庫調節作用徹底發揮出來。

3.2 節能發電調度下的水電短期優化調度規劃

在分析運行方案時，應當先對廠內經濟運轉的方案進行研究，獲取電廠瞬時最佳運轉特點。為研發短期最佳運轉形式乃至平均最佳運轉特征給予根據，再通過平均特征為依照打造長遠最佳運行方案。在執行當中，需與運行方案的研制過程不同。

預報與調度成為水電站優化運轉的重要方面。正確、穩定的報道信息，對調度的決策具有決定性的作用，成為調度成功的重要保障。

3.3 電站短期優化運轉

將長期優化運轉向目前時段的輸入能量在較短時段中有效分配，依照電站逐日、逐小時乃至更短的時段的最佳負荷分配方案給予工作。短時間運轉調度對短時間調節性能的水電站更加具有意義。長期最佳運轉形式的制定對具備長遠調節性能的水電站更加重要。

4 節能發電調度下的水電短期優化調度分析

對于電力系統的運轉而言，系統的穩定、安全、經濟成為所有方面的基本依據，發電量與調峰均屬于電站發電調度的必備要求。因為水電站操控的靈活度，常處在優先考量調峰乃至發電的位置。對于水電系統的短期發電調度而言，調度是為了在具體狀況的改變下有效運轉電網。通過對節能發電中的水電系統短期調度運轉給予分析，對實際運轉中遭遇的問題進行處理。

4.1 所有電站的狀況

通過對汛期代表日的核算，系統所有水電站處理的過程，從結果來看，在汛期中以發電效益為目的，所有電站均具有較高的收益，基本狀況依舊為枯水期，調節性能良好的電站通常能夠均勻發電，而調節性能不佳的電站，則通過前期儲水，而在后期進行發電。因為汛期具有較大的入庫流量，大電站又轉為基荷，所有電站都具有較為明顯的發電趨勢，特別對于枯期自身具備相應的峰谷顯現的一些調節性能較差的電站，均呈現出高發趨勢。一些電站出力波動過大，是因為具有始末水位阻礙等因素。汛期來水過大時，也會產生一些電站全天候停止的狀態，這是因為下游電站全天有棄水的因素，這一狀況需要通過調度修改或透過束縛的環境強行發電。比如對于平衡電廠而言，其在出力當中具有較頻波動，因為發電量過大且汛期來水十分豐沛，因此具有滿發比例，高負荷參與比例過大。

4.2 水電系統出力

通過水電系統總出力的過程可以看出，大電站在汛期中均轉向基荷，所有電站均勻發電的趨勢十分突出，剩余負荷以及系統負荷相互間的峰型轉變較為平行相近。水電總發電量較高，獲取了較大的發電量收益，這一收益對于節能效益、發電能力乃至經濟效益具有較大的助益。

4.3 汛期定電量水電調峰

通過對汛期代表日采用調峰用電的最大模型核算，獲得所有水電站發電的過程，通過這一過程可以發現，大部分電站的出力均在早晚高峰階段有所增加，而且與谷段以及平段具有十分鮮明的差別，有些電站在谷段則加大出力狀況，這是由于汛期來水豐沛，具有相應的水位限制，需提高放水發電，以免水位過高。并且可以看到有些電站處理當中基本不具備頻繁跳動的狀況，這是因為調度功能內的平衡電廠作用，能夠通過人工的方式選擇平衡電廠，用來平衡電站的電廠最大限度參加調峰，處理當中可以具備跳動的狀況，而其余電站在出力時則需負荷最低持續時間的束縛。為相關電站調峰時產生的微小跳動狀況給予解決，將實際調度與計算結果改正產生的矛盾給予平衡。

因為汛期來水過多，眾多電站出力進行裝機，一些電站基本整天滿發。處于汛期階段，會產生電站全天候停止的狀態，主要是因為下游電站整天棄水而形成，從而盡可能少棄水而成為束縛的條件，這一狀況中，一些必須通過調度修正或透過束縛因素強制發電。汛期入庫流量過大，眾多電站因為滿發而令調峰效果受到阻礙。

5 結語

總而言之，在電力工程的發展下，水電系統將由電力系統運轉費用實現最低化而將統一的調度方式改變成水電體系追尋相互效益最大競爭的形式，為電力市場氛圍中的電站調度迎來全新的內容及挑戰。

參考文獻

[1] 郝永懷，文壇花.大系統分解協調法在三峽梯級短期優化調度中的應用[J].珠江現代建設，2014，（1）.

[2] 任金明，蔡建國，胡志根，任文杰.下游水庫對上游梯級電站施工導截流的影響[J].武漢大學學報（工學版），2011，（3）.

[3] 郝永懷，楊侃，周冉，程卓，鄭姣，劉國帥.三峽梯級短期優化調度大系統分解協調法的應用[J].河海大學學報（自然科學版），2012，（1）.

作者簡介：張偉華（1970-），國網江西省電力公司柘林水電廠調度班長，工程師。

（責任編輯：小 燕）