水电站优化调度决策辅助系统的研究

2016-07-14李磊

水利技术监督 2016年2期

关键词：水电站

李磊

（新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局，新疆喀什844000）

水电站优化调度决策辅助系统的研究

李磊

（新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局，新疆喀什844000）

摘要：在水电站工程中，水电厂优化调度系统是一个复杂程度比较高的工程。当前，在水力发电领域还缺乏一套完善的、系统的处理方案。作者通过利用神经网络、系统功能、决策支持等技术和方法对流域梯级水电站的模型进行了优化，并研发了具有较高实用性的水电站优化调度决策系统，为水电站优化调度提供了先进的技术手段和科学的理论方法。

关键词：水电站；优化调度；决策辅助系统

在我国电力市场的不断完善下，很多发电厂都开始电竞价上网，调度目标也已经出现了变化，各个企业都在追求发电效益的最大化，在这种情况下，就可以单独对水电系统进行调度。尤其对于梯级水电系统，其管理目标产生了变化，再加上水、机、点之间的联系紧密，使电站优化调度面临新的挑战，同时这也是当前水电行业研究的重点。

1 水电站决策辅助系统的基本现状

梯级水电站调度决策系统是一个涉及经济、自然、环境和社会等因素的系统工程，需要认真对相关资料进行统计分析。此外，调度决策系统中存在很多非结构化和半结构问题，不能使用数学模型进行修正，需要根据专家的实践经验和知识来对调度方案进行分析和修正。所以，需要决策辅助系统具有良好的时效性，除了要求调度人员提供相应的信息支持以外，还要求系统具有良好的人际交互和反应速度［1］。随着梯形水电站调度系统的不断发展，先后从简单的模型发展到复杂的模型，求解过程也越来越智能化，在地理信息系统、遥感水文预报、决策支持技术、计算机信息处理技术的不断发展下，对水资源的使用也逐渐深入，在市场机制的诱导下，对发电企业的经济效益要求不断提升，水利调度也逐渐向着流域化和规模化的方向发展，对水电站调度决策辅助系统的要求不断提升。

2 水电站系统设计的基本原则

水电站调度决策辅助系统是以企业局域网和互联网和信息基础设置为构架，将信息共享作为系统设计目标。在进行系统设计时，要按照以下原则进行设计。

（1）安全性原则。流域梯形水电站联合优化调度辅助系统使用分级管理的基本原则对系统的操作功能和用用进行划分，各个用户都有着各不相同的权限来保证系统操作和基础数据的安全性。

（2）实用性原则。水电站决策辅助系统是一个满足工程实际应用的软件，需要根据梯级水电站联合优化调度的基本要求，制定具体的调度计划，并评估调度方案的使用性能。要求系统具有良好的人机界面，要可以根据用户的基本需求，选用输入方式和输出方式［2］。此外，还要具有便于联机的功能。

（3）便利性原则。系统使用B/S的网络模式来管理系统，用户只需要将软件的I P地址输入，就可以实现系统管理员的授权，提高系统操作的便利性，不需要在客户端安装应用程序。

（4）网络化原则。系统使用网络数据技术建立优化调度数据库，来对数据进行传递和共享，从而为水电企业和电力部门提供准确的信息，制定合理的调度方案，降低数据交换，提高发电站的发电率。

3 水电站调度决策辅助系统的设计

流域水电站优化调度辅助决策系统主要由5个子系统构成，各个子系统之间的模块紧密联系，子系统可以利用数据库来交换数据［3］。子系统是在软件技术和网络系统的基础上建立的，通过计算机硬件和软件共同组成一个工作环境，确保水电站各个部门的工作可以协调，实现对水电站联合优化调度的统一管理。

3.1 水库信息管理功能的设计

结合水库管理的基本需求，对水库信息的管理功能进行设计。主要包括水位库容管理功能、梯级水库雨水信息管理功能、水库大坝监测功能、发电用水管理功能。结合管理过程的使用频率和角色，将系统功能有分为数据管理、录入数据、配置系统、数据报表、统计信息5个模块［4］。其中数据管理模块主要用来让工作人员对相关数据进行查询、修改、添加和删除，数据录入模块主要为工作人员提供数据录入模块，数据报表主要为工作人员提供数据跟踪和数据报表的折线图，并对进行报表数据的打印和导出［5］。统计信息经过自定义后主要包括水库水位的信息、径流量流量信息、雨量的监测系统、有效库容、水库库容、日发电用水、日发电量、日降雨量、年累计降雨量、月累计降雨量。水库的管理功能要结合用户的实际需要进行调整和修改，以保证其系统可以适应环境的基本需求。如图1所示。

图1 水库信息管理结构图

3.2 协同办公功能的设计

系统的协同办公功能主要在系统的外部平台进行设计，需要根据调度决策分析和优化计算制定发电负荷控制标准和调度方案，对系统进行分析和跟踪。开展调度工作时，对调度计划进行落实，此功能主要包括雨情信息、水情信息、发电记录、调度方案、机组工况等数据。

3.3 水电站交互式径流的预报功能

水电站交互式径流预报功能要利用水库上游的雨量站来对各年、各月、各日的降雨量数据和历史径流数据进行收集，并建立了短期径流预报模型和长期径流预报模型。对数据连接调度和用户接口功能进行了统一，将调度计算和梯级水电站径流预测进行了结合［6］。水电站交互式径流的预报功能主要由3个方面构成。

（1）根据水雨情自动遥控系统来对控制流域的降雨量进行提取，然后在流域的预报模型中将水平预报系统导读，利用计算机功能和通信功能了解梯形书电站入库和区间的来流情况。水情预报数据库主要由资料库、系统库、模型库、参数库和成果库组成。其中资料库主要对各个电站的降雨-径流资料进行收集和保存，系统库主要用来描述电站的基本属性，模型库主要用来对系统使用的预测模型进行保存，参数库主要用来对实际计算得到的模型参数进行保存，成果库主要用来对预报结果进行保存，以便用户可以对预报结果进行查看［7］。

（2）根据历史径流数据建立水电站长期径流预报模型，可以对一年内每个月的预报径流量和来流趋势进行计算，并根据水雨墙自动遥测系统对控制区域范围中的日降雨量进行提取，然后把流域中每月的预报径流导入到预报模型中，并结合落地净雨来对梯级电站的日来电流进行预报。

（3）实时水情预报系统指的是利用稳定、可靠的水情监测数据库和水文预报模型，然后采用计算机功能和通讯功能，了解水电站区间和入库水情的完整信息。

3.4 水电站优化调度的功能

交互式调度功能指的是使用求解调度模型将水电站优化调度方案求出。操作人员在水电站优化调度系统中输入初始信息计算，对结果进行求解，以最小消耗量和发电效益目标最大化为原则对模型进行优化，并研究了相应的计算模块，利用此模块可以生成调度方案集，主要包括各个状态下最经济的机组运行方式、区间和水库来流补偿等，将放水流量、水库泄流方法、机组的发电负荷分配方式、水位的变化等确定出来。因此，可以将梯级电站的调度规律作为基础，构建电站水库资料数据库和调度模型数据库。可以根据各种水文情况下的水电站的调度计算结果，构建调度模型，并对水库调度信息进行完善，对调度专家知识库和调度规则进行更新。可以根据电站模型库、调度信息库、水位预报模型库作为基础，构建出水电站调度决策辅助系统。

3.5 交互调度决策功能

交互式调度决策功能是对水库调度决策系统和水库调度会商系统的集成功能的结合，系统可以结合水库调度专家经验、调度规则模型、人机交互等构建优化调度辅助决策平台和调度模拟平台，并对水电站调度运行过程中的专家经验和调度规则进行更新，从而使其可以适应和完善系统的变化［8］。如图2所示。

图2 决策支持功能结构图

4 结语

综上所述，在我国经济的不断发展下，使用辅助决策系统软件已经成为对水库调度进行优化的一个主要措施。在设计水电站调度决策辅助系统时，要严格按照设计原则进行设计，结合水电站的实际情况开展设计工作。我们通过利用神经网络、系统功能、决策支持等技术和方法对流域梯级水电站的优化模型进行了优化，并研发了具有较高实用性的水电站优化调度决策系统，为水电站优化调度提供了先进的技术手段和科学的理论方法，提升了水电站的综合管理水平。

参考文献

［1］李彩林，王金文，孙新德.水电站群发电调度决策支持系统的设计与开发［J］.水电自动化与大坝监测，2006（03）：75-78.

［2］王兴菊，赵然杭.水库多目标优化调度理论及其应用研究［J］.水利学报，2003（03）：104-105.

［3］段家贵.信息化进程下的防洪调度决策系统的构建研究［J］.水利规划与设计，2014（06）：97-98.

［4］刘伟，刘明丽.莲花水库优化调度研究［J］.水利技术监督，2004（05）：75-76.

［5］宗航，周建中，张勇传.POA改进算法在梯级水电站优化调度中的研究和应用［J］.计算机工程，2003，29（17）：105-109.

［6］戴兴标，仇金标，智日进.空厢岸墙小水电在大型水闸调度中的运行［J］.水利技术监督，2005（06）：73-74.

［7］钟登华，熊开智，成立芹.遗传算法的改进及其在水库优化调度中的应用研究［J］.中国工程科学，2003（09）：22-26.

［8］程功文，张迈.福建潭头水电站水库调度及回水推求［J］.水利规划与设计，2010（05）：86-87.

中图分类号：TV737

文献标识码：B

文章编号：1008-1305（2016）02-0033-03