摘要：水力发电是我国重要的电力生产方式，随着我国对电力需求的增加，提高发电效率成为一个重要的议题。虽然我国的水电能源开发发展的很快，但是其在使用中还是存在一些问题，面临着水电站群优化调度的问题。就传统的优化调度方法来说，其可操作性比较差，具有一些局限性。本文主要对水电站发电的优化调度进行讨论，就其实用性方面进行思考，力图基础比较好的优化调度方案，促进水电能源开发的快速发展。
关键词：水电站；优化调度；运行规则；实用性
0前言
随着社会的发展，电力在人们的生产生活中占据着越来越重要的地位，无论是人们的日常生活还是各种产业的运行都离不开电力。而水力发电是一种重要的发电方式，它通过一些列设备可以将水能转化为电能，具有发电效率高、发电成本低、清洁、容易调节、机组启动快等优点，在发电之余，还能发挥控制洪水泛滥、提供农业灌溉用水、改善河流航运交通等作用。这种将水能转化为电能的工程设施成为水电站，其设施一般包括水库、水电站引水系统、发电厂方、机电设备等。而水库的优化调度对水电厂的发电效能有十分重要的影响，直接影响水电站各工程设备的运行。水电站的优化调度其实就是要利用更优化的方案对水库的利用进行优化调度，充分地发挥水电站个设备的作用，提高水电站的发电效能。
1水电站群发电优化现状
我国水能资源非常丰富，无论是理论蕴藏量、技术可开发量、经济可开发量还是已建及再建开发量均居世界首位，水力资源是我国能源资源的重要组成部分，在我国得到了广泛的开发利用。虽然我国水电能源开发发展迅速，但是其在开发利用中还存在一些问题。随着水电站水库群规模的不断扩大，径流不确定性、复杂水力、电力时空联系等方面的问题对水电站的影响越来越大，传统的水库群优化方法已经逐渐不再适用于目前的形式，亟待寻求更合理的科学的优化调度方法。对水电站水库进行优化调度有利于进一步挖掘水电站的发电潜力，促进水电站的科学、合理发展，同时也可以促进水能资源的高效合理利用，从而减少水力能源的浪费。在研究中，各学者使用过动态规划法迭代计算求解优化调度图、采用蚁群算法优化核心部分绘制优化调度图、使用粒子群算法对发电调度图进行优化、采用逐步回归算法建立调度函数、采用双层交互混合差分算法对水库群优化等方法。
在水电站群发电优化调度方面已经有不少学者进行了研究，也提出了一些优化策略，目前来说主要有以下两种优化调度规则：根据计算绘制发电调度图，指导水电站的优化调度;依据水库群现有的径流资料，采用智能算法制定指导水电站调度的调度流程。
图1 标准粒子群算法步骤
2水电站水库的优化调度的不同情形
2.1单一水电站水库优化调度
这种情况下一般使用优化理论对水电站水库进行优化调度，根据理论确定水库各阶段的运作方式，在此基础上对水电站群发电进行优化调度。一般来说进行此种优化调度的目的是提高水电站的发电量和发电效能。通过利用模型、公式等方法对水库入库的径流进行分析，求出最合理的调度方案。并根据方案要求及水库的实际情况对水库的水位、流量、发电量进行调节，借此对水电群发电进行优化调度。
2.2梯级水电站群优化调度
阶梯水电站即通过阶梯的开发方式建立水电站，一般来说这种水电站是由自然条件和技术条件造成的。对阶梯水电站进行优化调度的前提是要满足电力系统的总负荷，在满足这一条件后在考虑其它约束条件。在进行优化调度时，需要对各阶梯段的水电站的流量、发电量进行研究，对各级水电站径流量进行统计并分析各阶段及其相互间的影响，充分考虑各水电站间的相互协作，通过优化调度后使水电站的发电量达到最多，提高水电站的电能效能。通过模型、公式等对各时段各阶梯的水电站的优化方式进行计算，使阶梯水电站整体达到优化的同时充分利用各阶段水电站。阶梯水电站的优化调度既要考虑到整体的优化效果，又要考虑到单个水电站的利用，优化调度方案比较复杂，应对此加以关注。
2.3跨流域水库群联合优化调度
跨流域水库的合理规划、调度对充分发挥水资源的作用有重要的影响，对这种水库进行优化调度时应先将水库各时段的运行情况搞清楚，将各水电站间的水力与电力联系进行明确。将各水电站水库的调节库容和调节性能及水文情况进行联合考虑，在使流域整体水电站发挥最大的总效益的基础上，也让各水电站得到充分的利用。通过随机优化多维时空相关理论和余留效益统计迭代模型与算法对大规模的库群进行调度优化。
3.水电站水库优化调度的影响因素
水电站水库的优化电镀会受到工程设施设备的影响，如机组设备在运行过程过程中的振动、水电站内电气设备和水泵等设备的性能差异、引水钢管出现安全隐患等。因为水泵安装在梁板上，泵壳外露，因此在运行中水泵出现振动时也会带动梁板发生振动。在水泵停止工作后，水力的冲击逐渐增加，会加重水泵的振动，影响水泵的正常运行，从而出现安全隐患。水电站内机器设备工作量大，机组开启、关闭时引起的用电变化会影响运行设备的安全。而水泵在工作过程中，其运行参数也会有一些差异，如果水库的水位比较低，就会导致水泵的运行流量比较小，水杯叶片会出现失速、回流、空化等问题；如果水位高，水流量大，水泵叶片正面会出现脱硫和空化等问题。
4.水电站群优化调度的特性
4.1一般优化调度方法
一般优化调度方法是采用最为广泛的调度方法，它通过对先关有记录的水文资料进行分析，挑取有代表性的年份，对其水量的调节进行统计计算，然后绘制水库调度图，据此对水电站的优化调度进行指导。总体来说，这种调度方式运作方便，调控简单，但是也存在调度方法不够灵活、效果不理想等问题。
4.2新编优化调度图
新编优化调度图是指利用科学合理的现代化的控制论系统工程以及其他一些理论，对水电站的调度进行计算，从而得出科学的水库优化调度图。这种方式得到的优化调度图能更好的结合水电站的实际情况，对水库的水位水量进行综合考虑，使优化调度方案更加合理、灵活，弥补了一般优化调度方案中的一些不足之处。新编优化调度方案的选择是通过计算机来完成的，结果更加准确、可靠。这种方案下对水电站的优化调度能使水电站的发电获得更高的经济效益。
4.3水电站水库优化调度的计算方法及研究方法
一般来说对水库进行优化调度时比较适合采用动态规划理论，即将一步多维转变为多步一维进行计算。在对水库进行调度优化时进行分阶段、分策略的调整，保证水电站的最佳运行状态。在综合考虑水库的流量、水位、来水情况等方面的因素下，根据水库优化调度图的优化方案对水库进行调节，力图发挥水电站的最大效能，充分挖掘水电站的开发潜力，从而使水电站获得更高的经济效益。
水电站群发电的优化调度按时间和空间划分，可分为站内经济运行、短期优化运行和中长期优化运行三种类型。站内经济运行适用于单个水电站水库。短期优化调度的时间跨度为一日或几日，适于短时段类型的水库的优化调度。主要调节水库的入库径流，提高发电量和发电效能。中长期优化调度则适用于运行时间比较长、调节能力大的水电站。
5阶梯水电站优化调度研究的重要意义
水能资源是我国重要的能源资源，也是我国电力能源的重要组成部分。同时水力资源具有储量丰富、绿色环保等特点，其使用适应我国现阶段的发展现状。随着社会经济的发展，人们的日常生活及工业生产都对电力有着巨大的需求，在这种形势下，提高水能的利用效率，充分挖掘其潜能至关重要。因此，要不断加大对水力能源的探索力度，从而提高我国的水能资源利用效率，促进我国经济水平的发展和人民生活水平的提高。与此同时对水电站的优化调度也有利于促进我国国家电网的安全和稳定，有效缓解我国电力供需之间的矛盾。对水电站进行优化调度可以节约水能资源，发挥水能资源的最大效能。进行优化后效能的增加也可以降低水力发电的成本，节省支出。随着可持续发展理念的普及，人们的对于保护环境的思想越来越深入，竭力追求绿色的、可持续的发展方式。而对水电站群的调度优化可以减少对环境的污染，提高发电效能，提高水能资源利用率，因此受到人们的欢迎。这也促进了水电站发电优化调度的进程。
6结论
水电站的调度优化对于提高水电站的发电效能有重要的影响，是提高水能资源利用率的重要一环。目前对水电站的优化调度的研究不断增加，并且总结出了不少科学、合理的优化调度方法。总之，对水电站进行优化调度符合我国经济发展的需要，也符合可持续发展目标的需要，是有利于国计民生的重要事业。应重视水电站的优化调度，为人民谋福祉。
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论文作者:黄山松
论文发表刊物:《电力设备》2017年第23期
论文发表时间:2017/12/12
标签：水电站论文; 水库论文; 水能论文; 效能论文; 水泵论文; 水力论文; 方法论文; 《电力设备》2017年第23期论文;