澜沧江流域梯级水电系统水库调度智能化概述

王昱倩，李阳毅诚，张攀全

(华能澜沧江水电股份有限公司集控中心，云南 昆明 650214)

流域梯级水电系统水库调度智能化主要是指在流域集中调度的基础上，以“实时感知、精准预测、智能调控”为目标，将气象、水情、防洪、发电、市场等信息融为一体，全面搜集、分析电网负荷、水情雨情、设备工况等海量数据，通过智能模型和信息技术，实现以数据分析和智能决策为基础的水电系统调度控制模式[1]。

随着我国电力体制改革的进一步深化以及现代科技日新月异的发展，流域梯级水电系统水库调度智能化是大势所趋[2- 4]。澜沧江流域梯级水电系统是我国十三大水电基地之一，在云南境内乃至整个西南水电系统中均占有举足轻重的地位。近年来，澜沧江流域梯级水电系统充分发挥流域集控中心集中管理、集中调度的优势，在径流预测、水库调度等方面积累了宝贵的资料。宏观方面，澜沧江梯级水电系统水库调度智能化体现在结合云南电力市场交易规则，充分发挥小湾、糯扎渡水库调节作用，制定合理优化的梯级水电站水库群调度规则，高效利用水能资源。微观方面包括梯级电站运行水位控制、闸门调度策略制定以及特殊情况下调度方案的比选等。

1 流域梯级水电系统水库调度智能化的实现目标和关键技术

未来一段时期内，高效、智能、经济的水库调度方式应当以实现水电资源优化配置为目标。水库调度智能化采用的关键技术通常有大数据技术、云计算技术、云存储技术等[5- 6]。大数据技术主要包括针对大数据提出的数据采集技术、存储技术、分析及挖掘技术、可视化呈现技术。云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云存储是云计算的存储部分，本质上是为大数据量运算时提供存储和管理，云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。与此同时，水电站智能化具有其本身的特殊性，可以在水雨情数据分析及挖掘、水电运行数据分析及挖掘以及电网运行及电力负荷数据分析及挖掘等方面得到应用[7]。

2 澜沧江流域梯级水电系统水库调度智能化概述

澜沧江流域梯级水电系统是我国十三大水电基地之一，已建成投产的电站在云南境内自上而下包括乌弄龙、里底、黄登、大华桥、苗尾、功果桥、小湾、漫湾、大朝山、糯扎渡、景洪，除大朝山外均属于同一家利益主体，十分有利于流域梯级水电系统智能化调度的应用。

近年来，澜沧江流域梯级水电系统水库调度智能化取得了长足的发展，主要体现在以下几个方面。

图1 中长期径流预报系统预报结果界面

2.1 中长期径流预测

具有一定精度的中长期径流预测是梯级水电系统经济合理调度的重要参考依据，若能准确预测未来时间内的中长期径流情况，结合水库运行调度，合理制定水库调度计划，可以有效减少电能损失，最大限度地开发水力资源，产生巨大的社会经济和发电效益。

澜沧江集控中心会同武汉大学开展澜沧江流域中长期径流预报研究，识别影响澜沧江流域径流变化的大气环流因素，优选影响中长期径流预报的大气环流指标、融雪、太阳活动等水文气象因子，运用了7种基于时间序列(最邻近抽样、回归模型、小波分析、混沌理论模型等)和3种基于水文气象因子(逐步多元回归模型、人工神经网络、支持向量机)以及2种集合模型(集合权重、集合向量机)，建立了多种澜沧江小湾、糯扎渡断面的中长期径流预报模型，从本质上了解澜沧江流域径流形成的原因及变化规律，为全面提升澜沧江梯级水电系统水库调度智能化调度起到了关键的作用。

在对澜沧江流域径流形成影响因素分析的基础上，利用水库调度智能化技术，包括计算机软件技术、水文气象大数据分析技术以及地理信息系统技术等，开发完成澜沧江流域中长期径流预报软件，通过软件实现模型参数率定、中长期预报、模型库管理、预报方案管理、精度评估、基础数据管理等应用功能，同时能够进行逐月修正预报，对月、旬中期预报提供逐日过程，也可添加流域其他电站资料，进行扩展预报。

目前，该流域中长期径流预报系统在澜沧江梯级水电系统水库调度智能化工作中发挥着重大作用，极大程度提高了澜沧江流域水电系统调度智能化水平，并为流域梯级水电系统的安全高效运行和风险决策积累了宝贵的资料。

2.2 水库调度自动化

澜沧江流域水电系统水库调度自动化系统是一个综合应用程度高的智能化系统，主要实现的功能包括澜沧江流域内所有水情遥测数据的采集和处理、数据库管理和应用、水务计算、数据处理、人机联系、安全防护、系统及网络管理维护、数据通信、信息发布、报警、监视、报表制作和水库调度基本应用等功能，完成洪水预报、洪水调度等高级应用软件的开发和实施；实现资料整编、数据挖掘、个性化文档、用户分级权限管理、各电站水情信息接入以及对外信息交互等功能。

2.3 梯级水电系统联合优化调度

澜沧江流域梯级水电系统需要兼顾发电、生态、通航等综合利用要求，并担负着云南电网外送电、调峰、调频的重要任务。系统调度运行过程中涉及非常复杂的水力、电力运行安全约束，同时也有非常复杂的利益矛盾需求，为解决澜沧江流域梯级水电系统多目标联合优化调度等问题，澜沧江集控中心会同大连理工大学研发了澜沧江梯级优化调度系统，并对其进行了二次升级改造，开发了澜沧江流域梯级水电系统新型优化调度系统。

图2 防洪调度系统

该系统建立了多周期精细化梯级水电系统优化调度模型、反调节水电站联合优化调度模型、考虑闸门实际运行的防洪优化调度模型，并提出了相应的求解方法，构建了澜沧江流域梯级水电系统多目标优化调度决策支持系统，实现了多目标、多约束下澜沧江流域梯级水电系统联合优化调度规则的制定，是澜沧江流域梯级水电系统水库调度智能化的一个集中体现。

考虑闸门运行方式的防洪调度是流域梯级水电系统优化调度的一个重要组成部分，澜沧江流域梯级水电系统的闸门调度以智能化系统计算与调度人员人工经验相结合，二者有机地结合起来，通过建立多约束集成防洪优化调度模型，能够得到符合习惯和实际情况的闸门调度方案，从而达到防洪兴利的目标。

3 总结及展望

流域梯级水电系统水库调度智能化是未来水能资源高效利用的必然要求和发展趋势。近些年来，澜沧江流域梯级水电系统水库调度智能化取得了一定的成果，在流域来水预测、梯级电站运行自动化以及梯级水电系统联合优化运行等方面积累了宝贵的经验。未来澜沧江流域梯级水电系统水库调度智能化程度将进行进一步加深，在提高流域来水预测准确率，力争实现水库调度自动化系统的全范围、全过程覆盖，进一步实现更高要求、更加复杂的梯级优化调度规则的制定功能等方面取得长足的发展。