流域梯级水电厂联合优化调度探究

禹宙

摘   要：所谓梯级水电站联合优化调度就是指对于梯级水电站运行情况进行全方位的监控，在此基础上通过现代化的信息技术以及优化控制理论对于发电计划进行优化，从而提升水电系统的安全性以及可靠性，并且有效降低发电成本，提升水电企业的经济效益。因此在进行流域梯级水电站的优化调度研究对于提升企业的效益非常重要。

关键词：梯级水电站  优化调度  安全性  可靠性

中图分类号：TM622                                文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）02（b）-0056-02

某条河流总长约为150km，整体落差达到了近1500m，整体流域面积达到近2500km2，具有非常丰富的水资源，蓄能能力达到了近23亿kWh。为了进一步应用此区域的水资源，在该区域按照不同等级共修建了4座水库以及水电站，其中第一级水库处在此区域临近河流的上游，利用此水库对拦蓄的水流进行引导到甲河流域，同时在甲河干流之上建立了3座水电站用于发电，从而形成了一级水库、二级水电站、三级水电站、四级水电站的格局。水库中设有引水隧洞，其作用在于引水，水电站建设有发电厂房用于发电，不同等级水电站装机容量达到了160MW、280MW、70MW。

1  研究目的以及方法介绍

1.1 研究目的

随着案例中相应电站的陆续发电应用，此区域水资源开发大体结束，因此后续如何有效提升不同等级电站安全管理以及经济效益成为了需要重点关注的内容。从近些年水电站联合优化调度实际运行的情况来看，相对于常规调度来说，联合优化调度能够有效提升效益5%左右。对于梯级水电站来说，在无需较多投资以及改造的基础上就能够得到更加明显的经济效益，所以实施梯级水电站优化调度具有非常显示的意义。在对梯级水电站实施优化调度研究时，更多是参照不同等级水电站来水、不同水库电站发挥的作用以及电力系统的基本要求，对于入库径流实施计划性的蓄泄，从而能够满足不同条件下梯级水电站最优联合运行方案或者优化调度规则，进而获取更多的发电量，提升电力企业的经济效益以及管理效益。

1.2 研究方法

对于水电站联合优化调度来说，可以根据时间以及空间将其分成经济运行、短期优化运行、中长期优化运行等等。优化调度主要是以入库径流作为基础，将发电量或者发电效益当作目标，建立起优化调度模型之后进行相应求解分析，得到梯级不同水电站的最优化运行方式，以此为基础制定出对应的发电计划。

2  梯级水电站联合优化调度方案研究

2.1 模型函数的建立

梯级水电站的效益情况可以通过梯级水电站多年的平均发电量来进行评定，所以在进行模型函数建立时先要明确不同等级水电站的入库径流量，通过相应约束条件的设立确保完整调度期内本梯级水电站总体发电量能够达到最大。具体可以采用如下公式表示：

其中，E表示优化调度之后梯级水电站总发电量情况，单位为kWh;Ei（t）表示第i级水电站在t阶段的发电量，单位为kWh;表示第i级水电站在t阶段的出力值，单位为MW;N表示水电站的数量，T表示调度过程中时段数之和;表示时间段;Ai表示的为i级水电站的出力系数;qi，t，表示第i级水电站在t时间段的發电流量，单位为m3/s;表示第i级水电站在t时段平均发电水头，单位为m。

2.2 约束条件的建立

2.3 模型参数

案例中所示的梯级水电站主要作用就是发电，之所以要进行径流调节主要就是为了有效提升梯级水电站总发电量以及保证出力。针对不同等级的水库以及水电站要采取针对性的计算方式，其中第一级水库和第二级水电站为并联型水库，第三级水电站和第四级水电站属于串联型水库，由于此种情况下流域水文特性以及径流大体上同步，所以在计算过程中可以采用流域多年平均径流资料进行，同时要以梯级水电站设计确保率为90%作为计算基础所得不同水电站。

3  梯级水电站联合优化调度结果分析

（1）从案例中梯级水电站的具体情况来看，可以根据水利年的情况以月为单位对于调度周期实施划分，水利年遵照当年4月至次年3月的规定。为了便于对模型函数实施求解分析，可以设定每个月为30.4d，以2626560s的参数进行相应计算。需要将4月当作水库蓄水初始阶段，将水库的死库容状态作为初始状态，遵照动态规划调度原则对于不同等级的水电站实施管理，其中第四级水电站的运行方式属于日调节。

（2）不同等级水电站保证出力以及发电量实际变化情况如表1所示。

总的来说，案例中梯级水电站在实施优化调度之后总体保证出力达到了58MW，相对于实际运行的总保证出力有了较大增加（达到了86%）;梯级水电站在实施优化调度之后总发电量达到了8.3亿kWh。

4  结语

流域梯级水电站联合优化调度能够通过现代化的信息技术以及优化控制理论对于发电计划进行优化，从而提升水电系统的安全性以及可靠性，并且有效降低发电成本，提升水电企业的经济效益。本文主要介绍了梯级水电站联合优化调度的相应内容，对于进一步提升水电企业经济效益具有一定参考和帮助。

参考文献

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