基于大数据的安康水电厂水库精准调度探究

2016-07-13张涛

大科技 2016年27期

关键词：水电厂汉江安康

张涛

基于大数据的安康水电厂水库精准调度探究

张涛

（国网陕西省电力公司安康水力发电厂陕西安康 725000）

本文以国网陕西省电力公司安康水力发电厂为例，在基于大数据前提下，对水库调度方式由传统经验型向大数据精准型转变进行探究。

大数据；水电厂；水库调度

引言

安康水库位于汉江上游，是一座以发电为主，兼顾防洪、航运等综合利用的大型水利枢纽。安康水电站总装机85.25MW设计年发电量28.57亿kWh，保证出175MW，是汉江上游调节能力最强，装机最大的电站，也是陕西电网重要的调峰、调频及事故备用主力电厂。自投产安康水电厂累计完成发电量519.12亿kWh，是国网陕西省电力公司最大的利润支撑之一。安康水电厂通过水库科学精准调度、提高运维水平、提高管理水平等途径，努力提高发电量，争取来水总量一定条件下，实现发电增量最大化。

1 安康水库现状分析

1.1 安康水库调度现状

目前安康水电站已实现了水库调度、大坝安全监测、机组监控自动化和工业电视监控四大系统。自投产安康水电厂不断健全和完善水库调度制度和方案，完成了《安康水电厂水库调度规程》、《安康水库汛限水位动态研究方案》等一大批水库调度科研项目，理论水平列西北前茅。20多年安康水电厂积累丰富的水库调度经验，调度反应时间大大缩短，调度决策能及时顺畅的得到传达和执行，保证了汛限水位动态控制的可靠性。为实现精准调度奠定了基础。

1.2 汉江流域降雨及水文特性

安康以上汉江流域处于副热带季风区，雨年降雨量在800～1000mm之间。7～9三个月的降雨量占全年50%左右，主汛期明显。汉江安康水库坝址以上洪水特别频繁、陡涨陡落，同流域的地理条件以及形成洪水的暴雨移动方向密切相关。汉江上游的暴雨具有强度大、分布集中和笼罩面积广等特点，流域雨水情复杂，常遇降雨能够形成稀遇洪水。汉江上游流域大中小型水电站愈建愈多，改变了安康水库原有的产汇流条件，影响了安康水库的入库洪水预报精准率，经常是中小雨预报偏大，大雨预报偏小，且无规律可循。

1.3 当前水库调度面临的困难

1.3.1 电站防洪任务繁重

安康水库除了满足自身发电、防汛安全外，还要兼顾下游安康城区、沿江城镇及襄渝铁路线安全。按照襄渝铁路设计要求，电站遇到百年一遇洪水时，水库最高水位不超过330m。安康水库防汛能力有限，汛期库水位倍受各方关注，要求严格。

1.3.2 流域内水利工程增多，水库调度难度加大

目前，汉江上游有中小型水库460座，且汉江干流形成了梯级水库，洪水预测难度加大，造成安康水库洪水预见期缩短，对水库联合调度带来一定困难。

1.3.3 综合用水主体要求不断增多

除保障电网安全稳定运行，承担调频调峰、备用任务外，长江委要求保障航运流量等等要求工程，都给水库科学调度增加了难度。国家“南水北调”工程供水后，瀛湖库区漂浮物打捞和维持汉江生态基流面临新的考验。

2 基于大数据技术的安康水电厂水库精准调度

2.1 大数据水库精准调度简介

大数据必须依托于云计算实现。云计算技术将计算分布在一定范围之中，是由许多不同计算机组成的资源池中进行的。极大地提高计算能力、存储空间和信息交换能力。

水库科学精准调度可以提高水电站经济效益，实现防洪安全，电网稳定和环保生态等社会效益的重要保障。水库调度问题是一个高度非线性的数学规划问题，其解空间变得极其庞大且无规则，给水库调度计算带了巨大障碍。

通过大数据技术，为水库调度提供大量数据存储、计算、管理和分析，组建一个完整的水电站调度大数据平台，实现水库的科学精准调度。

2.2 建立调度数学模型

通过大数据平台将气象信息等一系列信息予以融合，建立水库调度大数据模型，实现水库调度从经验调度到科学调度、精准调度的转变。通过大数据平台将汉江上游梯级电站、气象、水文和防汛等部门的信息汇总整合，分析发电以来单位位差发电量、平均洪峰流量延时等关键数据，建立最佳的水库调度信息数据库，构建定性、定量的二维度数学调度模型，处理好防汛与发电的关系，为提高水能利用率提供调度决策依据。

2.3 进行机组实时耗水率监测，提高水利用率

效率是水轮发电机运行的一项重要指标，通过分析不同水流和工况条件下机组的效率和运行性能，能够为确定水电厂经济运行的开机台数和负荷优化分配提供参考依据。通过水电站机组实时效率监测系统，可以实时掌握机组运行效率，结合电网负荷需求和机组最低耗水工况，及时调整机组出力。建立集机组状态监测数据、电网负荷变化、水库水量和流域降水等信息于一体的大数据计算平台，可以有效地降低机组耗水率，实现水库调度精准化。

2.4 建立信息实时会商机制

随着水力发电技术的发展，由过去靠人工凭经验来调度而转变为依靠系统工程理论和专家辅助决策等现代技术。在水文测验方面，由于传感器设备日益廉价，现场数据的采集已经可以做到实时和准确，数据的传输借助于网络和卫星更加便捷。在通讯方面，电力系统内部网络、广电等众多通信方式，为数据及时传输提供了有力保障。

主汛期汉江水情瞬息万变，传统水库调度基本依靠依赖于电网调度命令，造成水资源的巨大浪费。水库调度信息来源众多，不利于水库的精准调度。在电网调度层面，需要通过陕西省公司调度中心来获取电网负荷需求和电网负荷变化情况；在防汛度汛层面，需要与安康市政府沟通，以掌握水库上下游防汛信息和要求；在水文气象信息层面，则需要同当地水文、气象部门进行合作，以获取更全面信息加以分析和研判；在水库实际运行层面，安康水电厂掌握着最直接、全面的信息。因此，可以通过大数据平台，将众多信息加以整合、汇总，进行全面分析。可以实时跟踪最新水情和天气变化情况，结合防汛要求和电网需求，及时调整机组运行方式，合理控制水库水位，实现水库精准化调度。