水电站水库中长期发电调度.

12.水电站水库中长期发电调度24.1水电站水库中长期运行调度特点水库中长期运行调度是研究在较长的时期（季、年、多年）内的最优运行调度方式制定和实施的相关问题。34.1水电站水库中长期运行调度特点水库中长期运行由于跨越时间较长，其调度具有以下特点：1.受天然来水剧烈变化和水库调节能力的影响显著水电站水库在长时期内所利用的天然来水变化剧烈，在时间上（年内和年际间）的分配极不平均，与用电和用水方式的适应性较差。为充分利用天然来水，更好的满足发电、用水等需求，必须具有较大调节能力的水库。因此，多变的天然入库径流和水库的调节能力对水电站及其水库的长期运行方式有显著的影响。44.1水电站水库中长期运行调度特点水电站水库长期运行方式一般用以年为周期的电力系统年负荷图上的工作位置及相应的在一年内逐时段（旬、月）的平均出力过程、引用流量、蓄水量、上下游水位、水头等变化过程表示。当水库规模一定时，水库长期调度方式取决于天然径流的大小：•在设计枯水条件，按保证运行方式工作；•在一般丰水条件，按最优运行方式工作；•在特枯水条件，按最优破坏运行方式工作。54.1水电站水库中长期运行调度特点当天然入库径流一定时，水电站水库运行方式主要取决于水库调节能力：•无调节或短期调节能力水电站的长期运行方式不能用来指导和控制其较长时间内的运行调度，仅能用于编制电力系统长期电力电量平衡，设备检修，负荷备用以及水利系统长期水量平衡；•具有较大调节能力水电站长期运行方式，除用于编制电力系统和水利系统的有关长期计划外，主要用来指导和控制长期运行调度。64.1水电站水库中长期运行调度特点2.调度信息的随机性和不确定性使调度更加复杂水电站及其水库本身的工作条件非常复杂，再加上他们不但与电力系统和水利系统的其他组成单元和部门之间有着广泛而密切的联系，还与社会、经济、行政和生态环境等方面有着种种联系和相互影响；而决定这些内外部条件、联系和影响的原始信息（天然来水径流、电力负荷、其它部门需求等）受到多种不确定因素的影响难以准确预知，因而给水库中长期运行方式的制定带来极大困难。74.1水电站水库中长期运行调度特点3.计算期和计算时段的考虑更加复杂长期运行调度方式计算常以“年”为计算期，将计算期分为历时不等或相等的若干计算时段（旬、月、季）。计算中所使用的流量、负荷、出力、水位、水头等信息指标为计算时段的平均指标。这种对时段内变化着的信息指标的均化造成一定程度的失真，可能引起一定的误差。84.1水电站水库中长期运行调度特点4.分时上网电价政策对中长期优化运行提出了新的要求随着电力体制改革的推进和发电侧市场的开发，我国不少省网已经实施上网电价政策，即按实际情况上浮、下浮，峰谷价差可适当拉大，高峰电价可为低谷电价的2~4倍甚至更高。分时电价的实施，使得在进行中长期优化调度时，必须考虑电价因子的影响作用，使发电公司获得最大的经济效益。94.2水电站水库入库径流描述方法一、径流描述基本方法水电站未来时期的入库径流实质上是一个具有各种复杂周期（特别是年周期）的非平稳随机过程。对径流的描述应力求较全面、较真实地反映这一基本规律和特点。迄今为止，广为采用两类传统的径流描述方法，即时历法与统计法。104.2水电站水库入库径流描述方法•历时法：以过去实测（包括插补延长）的或预报的径流时历特性资料来描述和预测径流未来变化规律。其出发点是假定已出现的或预报的径流过程及其特征量（如日流量、洪峰流量、枯水期水量、年径流）可以反映径流未来的变化规律。显然，从随机过程理论观点看，这种假定并不完全符合实际。尽管如此，因为过去实测或预报的径流时历特性反映了径流在一定时期的连续性和周期性，并间接地反映着径流的某些统计特性。114.2水电站水库入库径流描述方法•统计法：以过去实测径流系列的某些周期特性量（如年径流、枯水期径流和洪峰流量等）的统计特性资料描述和预测径流变化规律，其出发点是，将径流的这些周期特征量当做随机变量处理，利用这些随机变量的统计参数（均值、变差、偏态）及相应的概率分布描述径流的变化规律。它可以在一定程度上综合概括径流变化的各种可能情况，但不易反映径流变化的连续性。124.2水电站水库入库径流描述方法为探索既能反映径流变化“连续性”，又能刻画其“随机性”的径流描述方法，自20世纪50、60年代以来，产生了基于随机过程理论的概率分析法和统计模拟法两类径流描述新方法。•概率分析法是以随机过程的一组统计参数和相应的一组概率分布函数来描述和预测径流变化规律。随机模型一般采用周期性时间离散的马尔可夫过程或独立时间序列，此法又称为显随机法。134.2水电站水库入库径流描述方法•统计模拟法又称蒙特卡洛法，是以按随机过程理论和时间序列模型经统计实验产生的人工生成径流系列来描述和预测径流变化规律的。由于人工生成的径流系列比原始实测径流系列长得多，能隐含地反映径流的随机特性，故此类方法又称隐随机法。144.2水电站水库入库径流描述方法二、径流过程描述方法1.确定性径流过程确定性径流过程，是指调度期T内任一时段t水库入库流量Qrk(t)是一个确定值。主要包括以下几类确定性径流过程：①历史径流过程。对一年及以内历时的历史径流过程进行优化调度计算，主要用于评价实际调度水平；对于多年历时的历史径流过程优化调度计算，则主要用于编制中长期优化调度方案。154.2水电站水库入库径流描述方法②人工生成径流序列。根据径流统计参数，采用一定的随机生成方法，产生长系列（一千年、一万年）的径流过程，用于编制具有统计规律的中长期优化调度方案。③预报径流过程。采用中长期径流预报方法，预测未来几个月、一年甚至多年的径流过程，用于水电站水库中长期调度计划的制度。164.2水电站水库入库径流描述方法2.随机性径流过程径流过程的随机描述，是将入库径流过程视为以年为周期的随机过程。在水库优化调度中，水库如流常采用以下几种随机描述：①独立随机序列。各时段的入库流量为相互独立的随机变量，其T维分布函数可表示为1[(1),(2),,()][()]TTrkrkrktrktFQQQTFQt174.2水电站水库入库径流描述方法②马尔可夫过程，也称无后效性随机过程。它具有如下性质：设时段t-1,t-2,…,t-m(mt)入库流量分别为Qrk(t-1),Qrk(t-2),…,Qrk(t-m)，t时段入库流量为Qrk(t)的条件概率仅与Qrk(t-1),Qrk(t-2),…,Qrk(t-m)有关，而与t-m以前的入库流量无关，即[()|(1),((2),,(1)][()|(1),((2),,()]trkrkrkrktrkrkrkrkFQtQtQtQFQtQtQtQm184.2水电站水库入库径流描述方法③混合随机过程。对于调度期T个时段，与左右相邻时段径流相关性不显著的时段，作为独立随机序列，采用一维概率分布Ft[Qrk(t)]；对于相邻时段径流相关者，视为简单马尔可夫链，采用二维联合分布Ft[Qrk(t-1),Qrk(t)]或条件概率分布Ft[Qrk(t)|Qrk(t-1)]描述。混合径流过程是这两种不同性质的随机序列组成的随机过程。194.2水电站水库入库径流描述方法应用随机过程的方法描述入库径流过程，主要用于编制具有统计规律的中长期优化调度方案。204.3水电站水库中长期运行调度基本方法一、中长期调度方法及分类水库中长期运行调度按是否采用优化技术可分为常规调度和优化调度。214.3水电站水库中长期运行调度基本方法常规调度是根据已有的实测水文资料，计算各种兴利调度线，并与各种特征水位线相结合，计算和编制水库调度图，以此作为水电站水库控制运行的工具。常规调度图简单直观，能利用调度和决策人员的经验，对调度起一定的指导作用。然而，常规调度利用的调度信息有限，理论上不够严密，所确定的运行调度方式和相应的决策只能是相对合理的，难以达到水电站水库的最优运行，难以处理多目标的复杂问题。224.3水电站水库中长期运行调度基本方法为了能够利用所获取的各种调度信息，解决更复杂的水库调度问题，就需要采用优化调度方法。优化调度方法是指运用系统工程理论和最优化技术，借助电子计算机寻求达到极值的最优运行策略及相应决策。简而言之，就是根据水库入流过程和综合利用要求，考虑水电站水库的运行特征和实时状态，制定并实现水库中长期运行调度方式，获得最大的经济效益。234.3水电站水库中长期运行调度基本方法水电站水库优化调度关系到国民经济的发展，调度得当，其增加的效益相当可观，国内外实践表明，水电站优化调度一般可增加1%7%的发电效益。水电站水库优化调度作为流域梯级发电公司生产技术管理和电力营销中的一项重要工作，是发挥水库水电站潜力，参与市场竞争，充分利用水电资源多发洁净电能，减少其他能源消耗的有效措施；此外梯级水电站群上下游水力、电力联系密切，优化调度经济效益更为显著，否则，会造成无益弃水，直接影响发电效益。24张勇传（中国工程院院士）长期从事水电能源的教学与科学研究工作，在水电能源领域有较深的造诣。从50年代末开始电厂经济运行和优化调度研究。1963年编著出版了《水电站水库调度》，表现出优秀的研究才能和刻苦的钻研精神。从70年代末开始，在水库运行基础理论、规划决策与风险管理、水电站计算机控制领域不断取得重要突破和进展。主持和负责的“柘溪水电站优化调度”，使柘溪成为我国第一个成功地实现优化调度的大中型电站。获重要奖励（国家科技进步一等奖、三等奖和省部级一、二等奖）11项。254.3水电站水库中长期运行调度基本方法二、中长期优化运行的最优准则研究水电站水库优化调度时，首先要明确所谓最优是什么，这就是最优目标或最优准则问题。这一准则一般有数量和质量两方面，例如如何使产品（发电）的经济效益最大，如何使供电供水的质量最高。264.3水电站水库中长期运行调度基本方法从使经济效益最大的角度出发，主要体现在下列几种最优准则。1.国民经济效益最大或费用最小：全面，但少用。2.电力系统的总耗煤量最小：系统整体准则。3.水电站发电量（发电效益）最大：一般常用，属局部准则。……274.3水电站水库中长期运行调度基本方法1.国民经济总费用最小准则在确保系统可靠性和经济性的基础上，充分满足水利电力系统用电用水需求，同时考虑到可靠性遭到破坏时，整个水利电力系统所引起的损失，以水利电力系统内国民经济总费用最小为准则。∑U----水利电力系统总费用；UP，UI，UN，UM----分别表示发电、灌溉、航运及其他部门的运行费用；LP，LI，LN，LM----分别表示发电、灌溉、航运及其他部门由于水量不足所引起的损失费用。minmin()PINMPINMFUUUUULLLL284.3水电站水库中长期运行调度基本方法2.电力系统总燃料费用最小该准则的基本观点是，在保证电力系统电力、电量平衡的基础上，实行水、火电站的最优调度，充分发挥水电站的作用，使得系统的总燃料费用最低。U----火电站总燃料费；ui----第i个火电站的燃料费。1minniiUu294.3水电站水库中长期运行调度基本方法3.水电站发电量（效益）最大准则该准则是指在满足各综合利用部门用水要求的条件下，使得水电站发电量最大。A—水电站综合效率系数Ct—水电站分时电价11maxmaxTtttTttttEAQHtBCAQHt水水304.3水电站水库中长期运行调度基本方法三、中长期运行调度计划制定与修正通过常规调度图或优化调度，可以制定水电站水库中长期调度计划。在生产实际中，应考虑长、中、短期预报的不断修正：111122233(1)(2)(3)()(2)(3)()(3)()()TXXXXTXXXTXXTXT314.4水电站水库中长期常规运行调度水库常规调度的基本依据是水库调度图。调度图是根据河川径流特性及电力系统和综合用水部门的要求，按水库调度的目的进行编制的曲线图，它是水电站及其水库调度规则