梯級(jí)水電站實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析探討

文強(qiáng)

摘 要：水力發(fā)電作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，其發(fā)展不但是對(duì)人們生活的保障，更是促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。水電站是水利發(fā)電的主要場(chǎng)所，主要職能便是實(shí)現(xiàn)江河水資源的有效管控，為電力企業(yè)的電網(wǎng)提供電源支持。梯級(jí)水電站的優(yōu)化調(diào)度是我國(guó)目前水利工程中主要的發(fā)展方向，做好梯級(jí)水電站的優(yōu)化調(diào)度能有效降低發(fā)電成本，實(shí)現(xiàn)水電站的穩(wěn)定運(yùn)行，并且實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文通過(guò)對(duì)近幾年我國(guó)梯級(jí)水電站的優(yōu)化調(diào)度策略實(shí)施的調(diào)查分析，主要闡述梯級(jí)水電站優(yōu)化調(diào)度的必要性以及現(xiàn)狀，并提出其中存在的問(wèn)題，提出其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行該遵守的原則，希望能對(duì)我國(guó)水利發(fā)電工程提供參考。

關(guān)鍵詞：梯級(jí)水電站 優(yōu)化調(diào)度 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TV737 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（a）-0164-02

我國(guó)目前的電能生產(chǎn)方式主要有火力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電以及水利發(fā)電等方式?；鹆Πl(fā)電是我國(guó)目前主要的發(fā)電方式，但是其資源消耗巨大。對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。所以，水利發(fā)電由于其環(huán)保性與資源耗費(fèi)較少的特點(diǎn)被逐漸重點(diǎn)利用。三峽水電站與劉家峽水電站已成為我國(guó)區(qū)域電力生產(chǎn)的主要來(lái)源，其每年產(chǎn)生的效益在很大程度上影響著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。通常來(lái)講，水電站的優(yōu)化調(diào)度是為滿足經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，比如梯級(jí)水電站要求的月度發(fā)電量、成本控制、增大收益等。那么如何才能優(yōu)化梯級(jí)水電站的開發(fā)與資源利用，成為水力發(fā)電發(fā)展的首要問(wèn)題。

1 梯級(jí)水電站實(shí)施優(yōu)化調(diào)度與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要性

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷加快，水電站的建設(shè)發(fā)展技術(shù)也在不斷提高，流域綜合規(guī)劃管理方式的轉(zhuǎn)變，使得梯級(jí)水電站的發(fā)展水平逐漸提高。就目前我國(guó)的水電形式而言，電網(wǎng)管理模式愈加完善，梯級(jí)水電站的任務(wù)就是接收電網(wǎng)的主要負(fù)荷，減輕主網(wǎng)壓力，能有效節(jié)約發(fā)電成本，并且使發(fā)電效率得到有效提升，實(shí)現(xiàn)企業(yè)發(fā)展需求的精細(xì)化管理。實(shí)現(xiàn)我國(guó)電網(wǎng)整體的運(yùn)行效率，就必須加強(qiáng)梯級(jí)水電站的優(yōu)化調(diào)度，落實(shí)其經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行。我國(guó)目前能源較為緊張，經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到很多方面的影響，而梯級(jí)水電站的優(yōu)化調(diào)度以及經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行能夠減少水電站水輪機(jī)組損耗，并且還能提高發(fā)電效率，為我國(guó)的資源合理利用提供支持。（見(jiàn)圖1）

2 梯級(jí)水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行現(xiàn)狀

就目前我國(guó)對(duì)于梯級(jí)水電站的經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行而言，已經(jīng)取得了不錯(cuò)的應(yīng)用成果，成功案例也有不少，比如我國(guó)黃河流域的龍羊峽與劉家峽水電站，主要實(shí)行短期調(diào)度；而瀾滄江流域水電站主要實(shí)行短期聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度，都使水電站的運(yùn)行能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)化。當(dāng)然，流域不同其經(jīng)濟(jì)化運(yùn)行方式也就不同。即使是相鄰流域的梯級(jí)水電站，在實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度的側(cè)重點(diǎn)也是不同的，梯級(jí)水電站的優(yōu)化調(diào)度需要結(jié)合流域特點(diǎn)以及水電站自身的優(yōu)點(diǎn)，利用連續(xù)線性規(guī)劃方式建立優(yōu)化調(diào)度模型，制定合適的優(yōu)化方案。

3 梯級(jí)水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中做存在的問(wèn)題

3.1 水與電的脫節(jié)

水利發(fā)電，顧名思義，是需要水利和電力兩個(gè)系統(tǒng)的相互配合。水利系統(tǒng)的職責(zé)為防洪、發(fā)電以及航運(yùn)，其中主要以防洪為主。同時(shí)還需要對(duì)管轄區(qū)域內(nèi)的水資源進(jìn)行合理分配。電力系統(tǒng)的職責(zé)主要是維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，使各發(fā)電環(huán)節(jié)之間能夠有效串聯(lián)，水電站是電力系統(tǒng)的主要組成部分。水利系統(tǒng)與電力系統(tǒng)的調(diào)度是由行政單位管制的，其統(tǒng)一調(diào)度的執(zhí)行受到一定阻礙，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的如今，水利系統(tǒng)和電力系統(tǒng)之間嚴(yán)重脫節(jié)，統(tǒng)一調(diào)度難以實(shí)現(xiàn)。

3.2 流域內(nèi)水電站聯(lián)合補(bǔ)償調(diào)節(jié)程度低

梯級(jí)水電站并不是獨(dú)立存在的水電站，都是多個(gè)集中并且相互聯(lián)系緊密的形式。一個(gè)流域中存在多個(gè)梯級(jí)水電站，但是管轄單位卻是不同的，這樣的管理模式使得梯級(jí)水電站之間的調(diào)度存在著非常大的限制。雖然水電站水庫(kù)群理論的觀念也在不斷轉(zhuǎn)變，但是在實(shí)際應(yīng)用中還是存在較大的難度。流域內(nèi)水電站聯(lián)合補(bǔ)償調(diào)節(jié)程度低，主要是因?yàn)榫嚯x遠(yuǎn)，難以管理，導(dǎo)致綜合管理混亂。

3.3 梯級(jí)水電站運(yùn)行不穩(wěn)定

梯級(jí)水電站運(yùn)行的不穩(wěn)定主要表現(xiàn)在運(yùn)行過(guò)程中的不確定因素較多。比如，不同水電站的電網(wǎng)負(fù)荷需求不同，在優(yōu)化調(diào)度時(shí)，計(jì)算的復(fù)雜可能會(huì)導(dǎo)致調(diào)度結(jié)果偏差；水電站機(jī)組的啟停次數(shù)、穿越振動(dòng)區(qū)數(shù)、實(shí)時(shí)運(yùn)行中負(fù)荷波動(dòng)會(huì)在造成機(jī)組相應(yīng)出力存在較大變化，對(duì)數(shù)據(jù)難以有效穩(wěn)定掌控。同時(shí)，調(diào)度模型的假設(shè)與計(jì)算也可能導(dǎo)致與實(shí)際有較大出入。

4 梯級(jí)水電站實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的原則

4.1 一個(gè)電源節(jié)點(diǎn)統(tǒng)一調(diào)度原則

要實(shí)現(xiàn)AGC/EDC的有效調(diào)控，必須遵守調(diào)度與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原則。要保證一個(gè)電源節(jié)點(diǎn)能夠統(tǒng)一調(diào)度。在對(duì)梯級(jí)水電站進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度時(shí)，若是使用多個(gè)電源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)度，會(huì)造成調(diào)度之間的矛盾不斷產(chǎn)生，難以對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析和解決，而使用一個(gè)電源節(jié)點(diǎn)，可以有效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的簡(jiǎn)化，并且能夠保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與失效性。

4.2 安全原則

在實(shí)施梯級(jí)水電站的優(yōu)化調(diào)度與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)，要注意保護(hù)水電站與機(jī)組自身的安全。梯級(jí)水電站所使用的基本都是沖擊式機(jī)組，這種機(jī)組具有轉(zhuǎn)速高、水頭高、容量大的特點(diǎn)，本身就具有較大的危險(xiǎn)性，所以在運(yùn)行時(shí)要注意對(duì)水位和流量的保護(hù)。同時(shí)，要對(duì)機(jī)組進(jìn)行定期檢查，安裝實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，確保機(jī)組20h都在可監(jiān)控范圍之內(nèi)，對(duì)出現(xiàn)的故障要及時(shí)排查，以免出現(xiàn)安全事故。

4.3 經(jīng)濟(jì)原則

梯級(jí)水電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要就是要保障經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就需要對(duì)江河水資源的充分利用。在對(duì)電站機(jī)組負(fù)荷調(diào)整的過(guò)程中，必須按照規(guī)定順序展開工作，而且必須保障電能質(zhì)量與電能供應(yīng)沒(méi)有任何故障。同時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)需要對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)，做到合理調(diào)節(jié)，在水位到達(dá)標(biāo)準(zhǔn)后，對(duì)水流入庫(kù)和出庫(kù)的量要控制好，有效調(diào)節(jié)水流量和水位。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展越來(lái)越快，社會(huì)發(fā)展對(duì)能源的需求也越來(lái)越高。其中電能作為人們?nèi)缃褓囈陨娴馁Y源，其發(fā)展受到社會(huì)各個(gè)行業(yè)的高度重視，也是企業(yè)發(fā)展的必要前提。想要有效發(fā)展水電工程，就必須加強(qiáng)梯級(jí)水電站實(shí)時(shí)優(yōu)化調(diào)度和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案的實(shí)施，將水資源充分利用，提高發(fā)電效率，從而滿足社會(huì)要求，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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