黃勁峰（湖南省電力公司鳳灘水力發(fā)電廠，湖南　沅陵　419600）

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水電廠水庫調(diào)度管理工作優(yōu)化措施探討

黃勁峰（湖南省電力公司鳳灘水力發(fā)電廠，湖南沅陵419600）

本文簡要闡述了水電廠水庫調(diào)度工作的重要性，概括分析了水電廠水庫優(yōu)化調(diào)度的分類以及存在的問題，對今后水庫優(yōu)化調(diào)度工作的優(yōu)化措施進行了探討、以期能夠為水電廠水庫調(diào)度管理工作提供一定的理論借鑒。

水電廠；水庫調(diào)度；管理工作；優(yōu)化措施

引言

隨著我國改革開放的不斷深入，作為國民經(jīng)濟基礎(chǔ)的電力行業(yè)也由計劃經(jīng)濟逐漸向市場經(jīng)濟進行轉(zhuǎn)變。水電廠水庫調(diào)度工作被賦予了嶄新的意義，同時也面臨著各種發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。水電廠水庫調(diào)度工作的質(zhì)量直接決定了到企業(yè)的安全性以及經(jīng)濟效益。因此，有理由相信水庫調(diào)度工作已成為水電廠生產(chǎn)管理的中心環(huán)節(jié)，那么研究和摸索水電廠水庫優(yōu)化調(diào)度方法是做好水庫調(diào)度工作的重要基礎(chǔ)，同時也是在最大程度上實現(xiàn)水電廠水庫效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1　水電廠水庫調(diào)度的重要性

水電廠水庫調(diào)度的目的就是以水利樞紐的相關(guān)規(guī)劃設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，綜合考慮和分析實際情況，有效的利用水電廠的水庫庫容，合理的進行水源調(diào)節(jié)，同時在滿足工程安全的前提下，科學(xué)的處理蓄水與泄洪之間的關(guān)系，合理地對洪水進行調(diào)度，充分地發(fā)揮水利樞紐工程的功能，從而大大的提高水利資源的綜合效益。

通常情況下，以發(fā)電為主的大型或者中型水電廠是綜合利用水資源的重要部門，肩負(fù)著防洪與興利的主要任務(wù)。因此，應(yīng)該在確保水利大壩安全的條件下，應(yīng)當(dāng)盡可能的維持較高的水頭和降低棄水，從而確保滿足電力系統(tǒng)發(fā)電的需求。在這種情況下，水庫管理工作人員應(yīng)當(dāng)以水利樞紐規(guī)劃設(shè)計為基礎(chǔ)，充分考慮水文特征、氣象特征、具體的工程狀況、當(dāng)年徑流預(yù)報資料以及系統(tǒng)的相關(guān)要求等，合理的編制一套完善的水庫調(diào)度方案，從而選擇合理的水庫調(diào)度管理工作方式，確保實現(xiàn)水電廠的最大化經(jīng)濟效益。

2　水庫調(diào)度分類

根據(jù)水庫調(diào)度方式不同，水庫調(diào)度可以分為不同的類型。

根據(jù)調(diào)度目標(biāo)可以將水庫調(diào)度劃分為興利調(diào)度、防洪調(diào)度、綜合利用調(diào)度。其中，防洪調(diào)度主要是按照河流上游防洪要求、下游防洪要求、水庫防洪要求、環(huán)境條件、洪水特證以及工程狀況等來進行編制。興利調(diào)度不但包括發(fā)電調(diào)度以及灌溉調(diào)度，還包括工業(yè)供水、城市供水以及航運等對水庫調(diào)度的要求。當(dāng)水庫肩負(fù)著發(fā)電、防洪、灌溉、供水以及航運等諸多任務(wù)時，就應(yīng)當(dāng)遵循綜合利用的原則，全面協(xié)調(diào)和滿足國民經(jīng)濟各個部門的需求，從而有效的提高水庫的綜合利用效益。

根據(jù)水庫數(shù)量可以將水庫調(diào)度劃分為單一水庫調(diào)度以及水庫群聯(lián)合調(diào)度。為了充分的反映出水庫調(diào)度的原則和方法，水庫調(diào)度通常會由單一水庫調(diào)度著手做起，然后逐步延伸至水庫群的聯(lián)合調(diào)度。水庫群的聯(lián)合調(diào)度包括并聯(lián)水庫調(diào)度、梯級水庫群調(diào)度以及混聯(lián)水庫群調(diào)度。并聯(lián)水庫是指位于不同河流或同一河流的不同支流上的水庫群，各水庫水電站之間僅有電力聯(lián)系，但在同一河流不同支流上的水庫群還要共同肩負(fù)下游水利部門的防洪興利等任務(wù)。梯級水庫群則是指位于同一河流的上游、下游且以串聯(lián)形式形成的水庫群，各個水庫之間具有直接的徑流關(guān)系?；炻?lián)水庫群則是由串聯(lián)水庫群和并聯(lián)水庫群形成的組合式水庫群。

根據(jù)調(diào)度周期可以將水庫調(diào)度劃分為中長期水庫調(diào)度以及短期水庫調(diào)度。如果水庫具有年調(diào)節(jié)之上的性能，那么應(yīng)該首先安排調(diào)節(jié)年度內(nèi)的運行方式、供水情況以及蓄水狀況等。具體來講，就是以水庫調(diào)度為核心，主要表現(xiàn)為：①平衡電力系統(tǒng)的長期電力電量；②編制設(shè)備檢修計劃；③確定水庫的備用方式；④預(yù)報和分析水庫入流；⑤調(diào)控洪水；⑥優(yōu)化水庫群調(diào)度，等。短期水庫調(diào)度的內(nèi)容主要包括：①平衡電力系統(tǒng)的日電力電量以及周電力電量；②合理分配并預(yù)測水火電廠有功負(fù)荷以及無功負(fù)荷；③確定合理的備用容量以及接入方式，等。經(jīng)濟運行的內(nèi)容主要體現(xiàn)在四個方面：①動力設(shè)備的動力特性與指標(biāo)；②合理分配機組間負(fù)荷；③最優(yōu)運轉(zhuǎn)機組數(shù)的起動計劃、停用計劃；④最優(yōu)機組的起動計劃和停用計劃，等。

3　水庫調(diào)度管理存在的問題

水庫調(diào)度管理存在的問題可以客觀和主觀兩方面來分析：①客觀原因方面：在水庫調(diào)度過程中由于水庫調(diào)度管理部門往往過度注重水庫的安全及其可靠的運行調(diào)度，而對于水庫掉的經(jīng)濟性重視程度相對較低，這在一定程度上降低了水庫調(diào)度管理部門對水庫優(yōu)化調(diào)度的積極性。②主觀原因方面：從現(xiàn)階段來看，相關(guān)部門決策者未能深入了解優(yōu)化調(diào)度理論和計算機技術(shù)，導(dǎo)致在水庫調(diào)度過程中對決策者不能很好的調(diào)控和把握優(yōu)水庫化調(diào)度方案。同時，大多數(shù)決策者可能對數(shù)學(xué)模型的抽象結(jié)果有各種不滿之處，以及程序靈活性缺失，導(dǎo)致決策者在主觀意識上對采用新方案的興趣大大降低，繼而是水庫調(diào)度管理工作難以落實到各個環(huán)節(jié)。

4　水庫調(diào)度優(yōu)化措施

4.1汛期水庫調(diào)度優(yōu)化措施

汛期水庫調(diào)度優(yōu)化途徑包括補償調(diào)度法、預(yù)蓄預(yù)泄法以及綜合信息推理模式法。

其中，補償調(diào)度法是指在水庫調(diào)度過程中，按照河流的上游水庫和下游水庫之間的庫容以及預(yù)報的差異性，來實施動態(tài)的控制水庫水位。補償調(diào)度法尤其適用于水庫群梯級調(diào)度。需要指出的是，水庫庫容狀況、洪水預(yù)報準(zhǔn)確度是限制補償調(diào)度法的關(guān)鍵因素。

其次，預(yù)蓄預(yù)泄法是指根據(jù)水文預(yù)報以及調(diào)度權(quán)衡過程中，面臨時刻反饋信息可帶來的風(fēng)險評估，引入決策者的意見來動態(tài)的確定水位方案，此方法的關(guān)鍵因素主要包括防洪、發(fā)電以及供水等各個方面效益風(fēng)險的評價。

另外，綜合信息推理模式法屬于宏觀決策法之一，其主要是以歷史資料數(shù)據(jù)和影響水位的各種因素為基本前提，依照實時的水庫綜合信息，通過合理的推理方法，給出滿足條件的水位控制方案。但是方法產(chǎn)生的主要問題包括：水位與其他影響因素之間的制約關(guān)系、邏輯關(guān)系以及推理過程。因此，必須滿足一定的邏輯性以及具有一定推理過程的流程。

最后，耦合擇優(yōu)法是指嚴(yán)格按照時間變化以及信息更新，通過重復(fù)擇優(yōu)和實時的更新汛限水位，把綜合信息推理充分的應(yīng)用到水庫調(diào)度決策系統(tǒng)以及防洪調(diào)度系統(tǒng)之中。決策系統(tǒng)以及調(diào)度系統(tǒng)的耦合度是限制耦合擇優(yōu)法的關(guān)鍵因素。由于耦合擇優(yōu)法具有智能化程度較高、操作簡單、運行穩(wěn)定和可靠等優(yōu)勢，這種方法在水庫調(diào)度決策支持系統(tǒng)中被普遍的運用。

4.2非汛期水庫調(diào)度優(yōu)化措施

4.2.1非汛期水庫優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)

與汛期相比較來看，非汛期不需要考慮防洪調(diào)度，但是非汛期的水庫調(diào)度仍然需要考慮發(fā)電、灌溉、航運等其他各種調(diào)度。而這些調(diào)度目標(biāo)之間往往又難以進行比較，部分調(diào)度目標(biāo)可能存在沖突和矛盾，所有的水庫調(diào)度目標(biāo)難以實現(xiàn)全部最優(yōu)化。那么，多目標(biāo)求解就是尋求多個目標(biāo)局部最優(yōu)化，最終達(dá)到整體多目標(biāo)全局最優(yōu)化的過程。所以，在非汛期，水庫調(diào)度應(yīng)當(dāng)以滿足多個目標(biāo)為基本出發(fā)點，有效的實施水庫優(yōu)化調(diào)度工作。

非汛期水庫優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)主要包括發(fā)電目標(biāo)、水資源利用目標(biāo)以及航運目標(biāo)。其中，發(fā)電目標(biāo)是指在保障安全的前提下，水庫的主要功能是利用水資源來進行發(fā)電，從而創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益。因此，非汛期水庫調(diào)度的主要目標(biāo)就是最大化水庫經(jīng)濟效益。第二，水資源利用目標(biāo)是指在發(fā)電最優(yōu)化的前提下，利用水庫的徑流調(diào)節(jié)能力，為下游流域居民生活、工業(yè)、灌溉提供供水任務(wù)。第三，航運目標(biāo)是指在保障發(fā)電、灌溉供水以及下游流域需水量供水的前提下，為水庫下游航運的暢通提供重要保障。

4.2.2非汛期水庫優(yōu)化調(diào)度原則

非汛期水庫優(yōu)化調(diào)度原則主要包括：①與大型水庫相比，小型水庫蓄水量并不大，所以一年時間內(nèi)小型水庫的水量蒸發(fā)量、滲水等流失量就更小，相對于發(fā)電用水量來說基本上可以忽略不計。②與大型水庫相比，小型水庫的機組數(shù)量較少，單個機組裝機容量也較小。另外，與大型水庫相比，由于小型水庫不需要甚至無力承擔(dān)電力系統(tǒng)中的調(diào)峰和調(diào)頻等任務(wù)，其發(fā)電量自由度相對較大，可以根據(jù)每年的水情進行發(fā)電。這是小型水庫非常顯著的特征。③與大型水庫相比，小型水庫不需要承擔(dān)水資源調(diào)配、航運、用水等諸多任務(wù)，也就是說，對于小型水庫而言，發(fā)電調(diào)度是非汛期水庫調(diào)度的最主要方式。

5　結(jié)語

如果水庫調(diào)度管理工作不當(dāng)，就難以滿足社會生產(chǎn)活動的用水需求，甚至還會因為引起人為失誤而導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟損失。因此，必須確保水庫調(diào)度工作的科學(xué)與合理。科學(xué)合理的水庫調(diào)度不但能夠促使水庫更好地服務(wù)于社會經(jīng)濟的發(fā)展，而且還能恰當(dāng)?shù)奶幚矸篮榕c興利之間的矛盾，從而實現(xiàn)水庫合理的充蓄與消落、攔蓄與泄放，確保能夠充分利用水庫庫容，實現(xiàn)水庫安全、高效地運轉(zhuǎn)。

［1］張士軍.提升水電站經(jīng)濟運行有關(guān)措施探討［J］.小水電，2011（6）：112～114.

［2］周超秀.新豐江水庫調(diào)度現(xiàn)狀與優(yōu)化方式探討［J］.廣東水利水電，2009（8）：17～18，24.

［3］楊立常.加強調(diào)度管理提高電網(wǎng)效益［J］.武漢水利電力學(xué)院學(xué)報，1989，22（6）：153～154.

黃勁峰（1980-），男，助理工程師，本科，主要從事水庫調(diào)度工作。

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2016-3-15