流域梯級水電廠聯合優化調度探究

禹宙

摘 ? 要：所謂梯級水電站聯合優化調度就是指對于梯級水電站運行情況進行全方位的監控，在此基礎上通過現代化的信息技術以及優化控制理論對于發電計劃進行優化，從而提升水電系統的安全性以及可靠性，并且有效降低發電成本，提升水電企業的經濟效益。因此在進行流域梯級水電站的優化調度研究對于提升企業的效益非常重要。

關鍵詞：梯級水電站 ?優化調度 ?安全性 ?可靠性

中圖分類號：TM622 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）02（b）-0056-02

某條河流總長約為150km，整體落差達到了近1500m，整體流域面積達到近2500km2，具有非常豐富的水資源，蓄能能力達到了近23億kWh。為了進一步應用此區域的水資源，在該區域按照不同等級共修建了4座水庫以及水電站，其中第一級水庫處在此區域臨近河流的上游，利用此水庫對攔蓄的水流進行引導到甲河流域，同時在甲河干流之上建立了3座水電站用于發電，從而形成了一級水庫、二級水電站、三級水電站、四級水電站的格局。水庫中設有引水隧洞，其作用在于引水，水電站建設有發電廠房用于發電，不同等級水電站裝機容量達到了160MW、280MW、70MW。

1 ?研究目的以及方法介紹

1.1 研究目的

隨著案例中相應電站的陸續發電應用，此區域水資源開發大體結束，因此后續如何有效提升不同等級電站安全管理以及經濟效益成為了需要重點關注的內容。從近些年水電站聯合優化調度實際運行的情況來看，相對于常規調度來說，聯合優化調度能夠有效提升效益5%左右。對于梯級水電站來說，在無需較多投資以及改造的基礎上就能夠得到更加明顯的經濟效益，所以實施梯級水電站優化調度具有非常顯示的意義。在對梯級水電站實施優化調度研究時，更多是參照不同等級水電站來水、不同水庫電站發揮的作用以及電力系統的基本要求，對于入庫徑流實施計劃性的蓄泄，從而能夠滿足不同條件下梯級水電站最優聯合運行方案或者優化調度規則，進而獲取更多的發電量，提升電力企業的經濟效益以及管理效益。

1.2 研究方法

對于水電站聯合優化調度來說，可以根據時間以及空間將其分成經濟運行、短期優化運行、中長期優化運行等等。優化調度主要是以入庫徑流作為基礎，將發電量或者發電效益當作目標，建立起優化調度模型之后進行相應求解分析，得到梯級不同水電站的最優化運行方式，以此為基礎制定出對應的發電計劃。

2 ?梯級水電站聯合優化調度方案研究

2.1 模型函數的建立

梯級水電站的效益情況可以通過梯級水電站多年的平均發電量來進行評定，所以在進行模型函數建立時先要明確不同等級水電站的入庫徑流量，通過相應約束條件的設立確保完整調度期內本梯級水電站總體發電量能夠達到最大。具體可以采用如下公式表示：

其中，E表示優化調度之后梯級水電站總發電量情況，單位為kWh;Ei（t）表示第i級水電站在t階段的發電量，單位為kWh;表示第i級水電站在t階段的出力值，單位為MW;N表示水電站的數量，T表示調度過程中時段數之和;表示時間段;Ai表示的為i級水電站的出力系數;qi，t，表示第i級水電站在t時間段的發電流量，單位為m3/s;表示第i級水電站在t時段平均發電水頭，單位為m。

2.2 約束條件的建立

2.3 模型參數

案例中所示的梯級水電站主要作用就是發電，之所以要進行徑流調節主要就是為了有效提升梯級水電站總發電量以及保證出力。針對不同等級的水庫以及水電站要采取針對性的計算方式，其中第一級水庫和第二級水電站為并聯型水庫，第三級水電站和第四級水電站屬于串聯型水庫，由于此種情況下流域水文特性以及徑流大體上同步，所以在計算過程中可以采用流域多年平均徑流資料進行，同時要以梯級水電站設計確保率為90%作為計算基礎所得不同水電站。

3 ?梯級水電站聯合優化調度結果分析

（1）從案例中梯級水電站的具體情況來看，可以根據水利年的情況以月為單位對于調度周期實施劃分，水利年遵照當年4月至次年3月的規定。為了便于對模型函數實施求解分析，可以設定每個月為30.4d，以2626560s的參數進行相應計算。需要將4月當作水庫蓄水初始階段，將水庫的死庫容狀態作為初始狀態，遵照動態規劃調度原則對于不同等級的水電站實施管理，其中第四級水電站的運行方式屬于日調節。

（2）不同等級水電站保證出力以及發電量實際變化情況如表1所示。

總的來說，案例中梯級水電站在實施優化調度之后總體保證出力達到了58MW，相對于實際運行的總保證出力有了較大增加（達到了86%）;梯級水電站在實施優化調度之后總發電量達到了8.3億kWh。

4 ?結語

流域梯級水電站聯合優化調度能夠通過現代化的信息技術以及優化控制理論對于發電計劃進行優化，從而提升水電系統的安全性以及可靠性，并且有效降低發電成本，提升水電企業的經濟效益。本文主要介紹了梯級水電站聯合優化調度的相應內容，對于進一步提升水電企業經濟效益具有一定參考和幫助。

參考文獻

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