水電站水庫(kù)調(diào)度中的影響因素、運(yùn)行與現(xiàn)代智能算法

顏竹青

摘要： 如何合理的安排水電站的運(yùn)行和水庫(kù)水位，讓水電站和電網(wǎng)得到可能情況中的最大經(jīng)濟(jì)效益，這是水電站的運(yùn)行目標(biāo)和調(diào)度任務(wù)。使用階梯發(fā)電站可以讓水資源有效的到節(jié)約，同時(shí)也能夠夠供給足夠的電量給予電網(wǎng)。真正做到用最少的水資源發(fā)出最大的發(fā)電量。這樣可以為企業(yè)減少運(yùn)營(yíng)成本，讓誰(shuí)供電企業(yè)實(shí)現(xiàn)利益最大化，更是符合整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)利益的。對(duì)于水發(fā)電企業(yè)來(lái)說(shuō)意義重大。

關(guān)鍵詞：水電站；水庫(kù)調(diào)度；影響；運(yùn)行；優(yōu)化

一、調(diào)度對(duì)水電站水庫(kù)的影響因素

對(duì)水電站水庫(kù)調(diào)度的優(yōu)化程度，通常會(huì)受到一些因素的影響。具體來(lái)說(shuō)有一下的幾個(gè)因素會(huì)影響到調(diào)度的結(jié)果。

1機(jī)組振動(dòng)。

所謂機(jī)組振動(dòng)就是當(dāng)將水泵安裝在梁板上的時(shí)候水泵的泵殼是暴露在外的。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行的時(shí)候泵殼就開(kāi)始帶動(dòng)梁板振動(dòng)，而梁板的振動(dòng)也會(huì)反過(guò)來(lái)加劇水泵的振動(dòng)。如果機(jī)組停止運(yùn)行，在水的沖擊力之下，只會(huì)讓這種振動(dòng)更加劇烈。這樣有可能造成水泵的位移。在這種情況下就會(huì)影響到整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。甚至為機(jī)組的日后使用埋下安全隱患。

2沖擊輸電線路和站內(nèi)電氣設(shè)備的影響

所謂沖擊輸電線路和站內(nèi)電氣設(shè)備的影響就是指在日常的工作中，因?yàn)闄C(jī)組的開(kāi)機(jī)運(yùn)行和停機(jī)關(guān)閉比較頻繁。這種頻繁的開(kāi)機(jī)和關(guān)機(jī)的情況就會(huì)對(duì)電路形成負(fù)面影響。具體來(lái)說(shuō)，這樣會(huì)讓電路內(nèi)形成負(fù)荷變化。負(fù)荷變化會(huì)對(duì)輸電線路和站內(nèi)的電設(shè)備產(chǎn)生影響，從而對(duì)電網(wǎng)和站內(nèi)的電器設(shè)備安全程度造成嚴(yán)重的影響。這種影響同樣也會(huì)埋下安全隱患。

3、水泵性能差異也是一種影響。水泵的相應(yīng)參數(shù)會(huì)有一定的差異存在其中。如果水庫(kù)水比較少時(shí)就會(huì)有諸多的現(xiàn)象讓水力噪聲比較大。這些現(xiàn)象包括葉片上的失速，葉片回流，葉片空化等等現(xiàn)象。這樣會(huì)出現(xiàn)高頻脈動(dòng)造成水泵振動(dòng)增加。如果水庫(kù)的水較多時(shí)，就會(huì)讓水泵的葉片出現(xiàn)脫疏、空化現(xiàn)象。無(wú)論是哪一個(gè)都是安全隱患。都會(huì)對(duì)水庫(kù)水泵產(chǎn)生不良影響，從而影響水泵的效率。

4水錘和負(fù)壓導(dǎo)致的安全隱患現(xiàn)象。這種現(xiàn)象出現(xiàn)在引水鋼管中。機(jī)組的開(kāi)開(kāi)停停就會(huì)讓水錘和負(fù)壓兩種情況產(chǎn)生，容易發(fā)生事故。這樣就會(huì)為引水鋼管埋下安全隱患。在稱情況下停機(jī)的時(shí)候，水振動(dòng)和關(guān)閥水錘的情況應(yīng)該是如下描述的：當(dāng)機(jī)器停下的時(shí)候，轉(zhuǎn)輪的出口處就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，這種現(xiàn)象振動(dòng)的幅度和強(qiáng)度都比較大。當(dāng)閥門(mén)的開(kāi)度調(diào)整到更小的時(shí)候，振動(dòng)現(xiàn)象就會(huì)更加劇烈。

二、運(yùn)行和調(diào)度對(duì)水電站水庫(kù)的影響因素

水電站的運(yùn)行方式是根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)度的改變而改變的。這就需要電網(wǎng)中各類電站的運(yùn)行方式，特別是其中占據(jù)核心部分的水電站和蓄電站的運(yùn)行方式進(jìn)行合理的安排。通過(guò)合理安排水電站和蓄電站的運(yùn)行方式，就能夠降低電網(wǎng)的生產(chǎn)費(fèi)用，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。在水庫(kù)調(diào)度上，應(yīng)當(dāng)以發(fā)電調(diào)度為主的前提之下，兼顧防洪部門(mén)、給水部門(mén)、航運(yùn)部門(mén)、排沙部門(mén)，防凌部門(mén)等等多個(gè)部門(mén)的多重要求。力圖在一次的調(diào)度中讓多個(gè)部門(mén)的一項(xiàng)或者幾項(xiàng)要求都得到滿足。發(fā)電調(diào)度的宗旨就是優(yōu)化水庫(kù)管理，，在蓄水和泄水能力上進(jìn)行庫(kù)容調(diào)節(jié)。

水庫(kù)群發(fā)電調(diào)度就是如同字面意思一樣。在調(diào)度的過(guò)程中，需要考慮階梯級(jí)水電站和電網(wǎng)中的各個(gè)水電站之間可能會(huì)有的補(bǔ)償調(diào)節(jié)。這種補(bǔ)償調(diào)節(jié)的思考加入就能夠讓電網(wǎng)在泄水量一定的情況下達(dá)成發(fā)電量最大的可能。這種補(bǔ)償調(diào)節(jié)的效益是客觀的也是客觀的，是在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)上不可或缺的。隨著電網(wǎng)覆蓋面的擴(kuò)大，水文補(bǔ)償效益會(huì)在不同流域上的水電站和水庫(kù)之間經(jīng)常性產(chǎn)生。另外，在大批的徑流式水電站和由儲(chǔ)蓄庫(kù)容的水電站之間經(jīng)常存在著客觀的庫(kù)容效益來(lái)相互補(bǔ)償。

三、梯階水電站：優(yōu)化調(diào)度求解算法

1，現(xiàn)代智能優(yōu)化算法

現(xiàn)代優(yōu)化的智能算法已經(jīng)越來(lái)越多了。進(jìn)化算法和遺傳算法還有混沌優(yōu)化都屬于其中的優(yōu)化智能算法。除了這三種算法之外，還有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和蟻群優(yōu)化算法等等也是現(xiàn)代只能優(yōu)化算法。在這里，蟻群優(yōu)化算法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法常常被階梯水電站用來(lái)解決優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題。但是這些都不是我們著重介紹的。我們需要介紹的算法為遺傳算法。遺傳算法越來(lái)越多的別利用到解決階梯水電站的優(yōu)化調(diào)度問(wèn)題里。在這一類問(wèn)題中，遺傳優(yōu)化算法已經(jīng)是一種被經(jīng)常使用的算法了。

2，經(jīng)典算法

優(yōu)化調(diào)度水電站本身是一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題，而優(yōu)化調(diào)度梯級(jí)水電站更是一個(gè)非線性的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題往往還非常復(fù)雜。在經(jīng)典算法中，我們需要求解的要素很多。這些要素往往包括線性的和非線性的規(guī)劃內(nèi)容，還包括了混合整數(shù)的規(guī)劃作用，以及更多的規(guī)劃問(wèn)題。在我們進(jìn)行實(shí)際算法求解的時(shí)候，很少單一運(yùn)用單一算法進(jìn)行求解。因?yàn)樵谇蠼獾倪^(guò)程中不同算法有個(gè)各自優(yōu)勢(shì)，但是也有各自的不足。由于各個(gè)算法的特點(diǎn)，沒(méi)有一個(gè)算法是可以解決任何問(wèn)題的完美算法。或多或少都會(huì)存在著一些缺點(diǎn)。在對(duì)水電站進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化的時(shí)候，就要根據(jù)水電站的具體情況和我們想要取得的效果，選擇適合的方法來(lái)進(jìn)行運(yùn)算。

3，混合算法

我們剛剛說(shuō)過(guò)，不論是哪一種算法都有其局限性和缺點(diǎn)存在其中。沒(méi)有單一完美的算法。每一種算法都有自己的長(zhǎng)處，但是每一種算法也都有著自己的不足。可是，將一種或者幾種算法綜合運(yùn)用起來(lái)就能夠形成我們說(shuō)的混合算法。這種算法可以在發(fā)揮每一種算法的優(yōu)勢(shì)的同時(shí)避免算法本身的缺點(diǎn)。讓各個(gè)算法之間取長(zhǎng)補(bǔ)短。這就是混合算法。在實(shí)際應(yīng)用中，更多的是進(jìn)行混合算法，將兩種或者兩種以上算法混合起來(lái)，充分利用各個(gè)算法之間的優(yōu)勢(shì)，更好的完成低級(jí)水電站的優(yōu)化調(diào)度工作。

總結(jié)

在最近的幾年時(shí)間中，人們的環(huán)保意識(shí)已經(jīng)越來(lái)越強(qiáng)了。對(duì)于階梯式發(fā)電能夠減少環(huán)境污染這個(gè)意識(shí)已經(jīng)已經(jīng)形成了一定范圍內(nèi)的共識(shí)。這就對(duì)階梯發(fā)電提出了更高的要求，讓階梯發(fā)電需要不斷的優(yōu)化電力調(diào)度和聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，不斷提高電力的使用率。這樣就能夠適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)于電力企業(yè)越來(lái)越高的要求。階梯水電實(shí)施調(diào)度優(yōu)化的同時(shí)也可以降低發(fā)電成本，提供安全可靠的電源，還能夠在發(fā)掘發(fā)電潛力帶來(lái)更高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的高效利用。因此一定要將階梯水電站的實(shí)施優(yōu)化調(diào)度和經(jīng)濟(jì)原型研究，保證水電站運(yùn)行安全，減少水輪機(jī)損耗。

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