水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行學(xué)習(xí)報(bào)告[行業(yè)一類]

1、水電能源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行課程總結(jié) 專 業(yè)： xxxx 學(xué) 號(hào)： xxxx 學(xué) 生： xxxx 指導(dǎo)教師： xxxx 完成日期： xxxx年xx月xx日 網(wǎng)絡(luò)#借鑒水電能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行學(xué)習(xí)報(bào)告摘要水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是充分利用水能資源的一項(xiàng)增產(chǎn)措施，也是減少水能消耗的一項(xiàng)節(jié)能措施。但水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行涉及影響因素多,約束條件復(fù)雜,是一項(xiàng)較復(fù)雜的系統(tǒng)工程。不同水電站特征千差萬別,加大了水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的實(shí)施難度。在課程學(xué)習(xí)中，主要從廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、短期優(yōu)化調(diào)度、長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度、預(yù)報(bào)模型與方法等方面對(duì)水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行這門課進(jìn)行了學(xué)習(xí)。本文將從以下幾個(gè)方面描述這門課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。第一概述了水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；第二討論了水電站經(jīng)濟(jì)

2、運(yùn)行的基本內(nèi)容；第三總結(jié)全文。關(guān)鍵詞：水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 內(nèi)容 學(xué)習(xí) 目錄摘要11.引言32. 水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行概述33. 水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本內(nèi)容53.1水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行53.2 水庫(kù)短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行63.3 水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度63.4 預(yù)報(bào)模型與方法74. 總結(jié)8 參考文獻(xiàn)91.引言電力系統(tǒng)是現(xiàn)代社會(huì)最重要，最廣闊的支柱產(chǎn)業(yè)之一，由于電能生產(chǎn)、輸送、分配和使用的便捷性和多樣性，電能正日益在社會(huì)生活的各方面發(fā)揮著越來越重要的作用，已成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的主要能源。電力系統(tǒng)是一個(gè)消耗大量煤炭、石油、天然氣等一次性能源和可再生的水資源，同時(shí)又輸出巨大電能系統(tǒng)工程，如何提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，充分利用水資源，減少一

3、次性能源的消耗，增加電能輸出，這就是電力系統(tǒng)的優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，電力用戶對(duì)電力主要提出供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面的要求。前者要求電力系統(tǒng)以一定數(shù)量和質(zhì)量的電能對(duì)用戶不間斷地、安全可靠地供電，即滿足一定時(shí)期負(fù)荷要求；后者是要求系統(tǒng)對(duì)用戶的供電應(yīng)盡可能經(jīng)濟(jì)、便宜。要做到安全可靠的供電，可以通過提高設(shè)備的制造、安裝、運(yùn)行、維護(hù)水平來實(shí)現(xiàn)；而要做到供電的經(jīng)濟(jì)性，就要努力降低電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)成本，重點(diǎn)就是降低發(fā)電成本，即降低火電站的燃料消耗和水電站的耗水率，節(jié)能增發(fā)。要降低水電站的發(fā)電耗水，充分利用有限的水量多發(fā)電，就要對(duì)水電站的機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2

4、. 水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行概述水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要是研究水電站科學(xué)管理的優(yōu)化技術(shù)和調(diào)度決策。在保證電能生產(chǎn)的安全可靠、連續(xù)優(yōu)質(zhì)以及多目標(biāo)綜合利用的要求下，合理地、有效地、最大限度地利用水能。它應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論和方法，以電子計(jì)算機(jī)為主要運(yùn)算手段，研究電力系統(tǒng)中水電站的運(yùn)行方式，最終達(dá)到研究系統(tǒng)整體最優(yōu)的目的。水電站在電力系統(tǒng)中的最優(yōu)運(yùn)行方式，按照工作周期長(zhǎng)短的不同，通常劃分為三種方式，即長(zhǎng)期運(yùn)行方式、短期運(yùn)行方式和廠內(nèi)運(yùn)行方式。每種方式有其獨(dú)立性同時(shí)又互有一定的聯(lián)系。在理論研究和分析水電站在電力系統(tǒng)中的運(yùn)行方式時(shí)，認(rèn)為全廠動(dòng)力特性是按各動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行工況最優(yōu)化而得出的。在此基礎(chǔ)上，明確長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，可

5、以說是“先廠內(nèi)，次短期，后長(zhǎng)期”的關(guān)系。在實(shí)際制定各種經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的方案，并用以指導(dǎo)管理決策時(shí)，則是“先長(zhǎng)期，次短期，后廠內(nèi)”的順序。長(zhǎng)期運(yùn)行方式、短期運(yùn)行方式和廠內(nèi)運(yùn)行方式三者互相依從和制約，構(gòu)成科學(xué)的整體關(guān)系。如圖2-1所示：圖2-1水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行運(yùn)行方式從研究問題的空間范圍來看，水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行可劃分為廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和廠間或電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本論文課題主要研究水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度給定的某一時(shí)段電站的出力，按照一定的計(jì)算方法，確定水電站中機(jī)組的開、停機(jī)次序和機(jī)組間負(fù)荷的最優(yōu)分配，使運(yùn)行機(jī)組都在高效率區(qū)域運(yùn)行，從而使全廠的發(fā)電耗水量最小，來達(dá)到增加發(fā)電量的目的。從研究問題的時(shí)間范圍

6、來看，水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行可劃分為瞬時(shí)（小時(shí)）、短期（周、日）和長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的任務(wù)是將一段較長(zhǎng)時(shí)期（季、年、多年）內(nèi)的有限輸入能量分配到其中較短的時(shí)段內(nèi)（月、周、日）；短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的任務(wù)是將以上長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所分配的輸入能量在短期內(nèi)的各更短時(shí)段（小時(shí)）間合理分配，確定出水電站逐日、逐小時(shí)的負(fù)荷分配和機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。瞬時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的任務(wù)是將在相應(yīng)小時(shí)或時(shí)刻分配到水電站的負(fù)荷，再落實(shí)分配到各臺(tái)機(jī)組。短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的制定對(duì)具有短期（日）調(diào)節(jié)性能以上的水電站都有現(xiàn)實(shí)意義。而長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的制定只對(duì)長(zhǎng)期調(diào)節(jié)性能水庫(kù)（季調(diào)節(jié)以上的水庫(kù)）的水電站才有意義。為了充分發(fā)揮水電站的作用，最大限度的利用水能

7、，以獲得盡可能大的運(yùn)行效益，應(yīng)全面開展水電站的長(zhǎng)期、短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式及廠內(nèi)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度。水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行運(yùn)行的基本原則是：在確保水電站水庫(kù)大壩及其水工建筑物安全的前提下，分清發(fā)電與防洪及其它綜合利用任務(wù)之間的主次關(guān)系，統(tǒng)一調(diào)度，使電站綜合效益盡可能最大；當(dāng)大壩及其水工建筑物的安全滿足供電、上游與下游防洪及其它用水發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)當(dāng)首先考慮大壩及其水工建筑物的安全；當(dāng)供電的可靠性與經(jīng)濟(jì)性發(fā)生矛盾時(shí)，應(yīng)當(dāng)滿足供電可靠性的要求。水電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必須符合上述原則，否則安全運(yùn)行保證不了，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作也就失去了意義。3. 水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本內(nèi)容 3.1水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行（也叫優(yōu)化運(yùn)行）是

8、在滿足電能生產(chǎn)的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的前提下，合理地組織調(diào)度電廠的發(fā)電生產(chǎn)設(shè)備，以獲得盡可能大的經(jīng)濟(jì)效益。與此相適應(yīng)的水電站運(yùn)行方式，稱為水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，也可稱最優(yōu)運(yùn)行方式。水電站廠內(nèi)優(yōu)化運(yùn)行主要是研究水電站的出力平衡、流量平衡、水頭平衡、水電站的動(dòng)力特性、機(jī)組最優(yōu)啟停順序、工作機(jī)組的臺(tái)數(shù)、機(jī)組間負(fù)荷或流量的最佳匹配方式、機(jī)組的最合理調(diào)節(jié)程序和電能生產(chǎn)的質(zhì)量控制問題。水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基本任務(wù)是研究水電站在總負(fù)荷給定條件下其廠內(nèi)工作機(jī)組最優(yōu)臺(tái)數(shù)、組合及啟停次序的確定，機(jī)組間負(fù)荷的最優(yōu)分配，即廠內(nèi)最優(yōu)運(yùn)行方式制定和實(shí)現(xiàn)的有關(guān)問題，實(shí)際上也是研究其日內(nèi)逐小時(shí)及瞬時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題。水電站的出力、流量

9、和水頭平衡；機(jī)組間負(fù)荷的合理分配方案；最優(yōu)的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)組數(shù)和機(jī)組的起動(dòng)、停機(jī)計(jì)劃；機(jī)組的合理調(diào)節(jié)程序和電能生產(chǎn)的質(zhì)量控制。它包含兩個(gè)優(yōu)化問題：空間最優(yōu)化和時(shí)間最優(yōu)化問題。所謂空間最優(yōu)化，即是指對(duì)于某一發(fā)電任務(wù)合理地選擇機(jī)組臺(tái)數(shù)、臺(tái)號(hào)，并在此組合中實(shí)行機(jī)組之間的最優(yōu)負(fù)荷分配；而時(shí)間最優(yōu)化則是在空間最優(yōu)化的基礎(chǔ)上，不僅考慮時(shí)段內(nèi)的優(yōu)化，同時(shí)計(jì)及時(shí)段之間由于負(fù)荷的變化可能產(chǎn)生的機(jī)組的開停對(duì)整個(gè)優(yōu)化的影響。機(jī)組組合的變化會(huì)帶來附加的耗水和其它以水當(dāng)量計(jì)算的消耗。因此，時(shí)間最優(yōu)化是一個(gè)計(jì)算優(yōu)化周期內(nèi)的最優(yōu)，是全局的最優(yōu)。 從研究問題的分析方法來看，國(guó)內(nèi)外制定水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的方法有機(jī)組間負(fù)荷最優(yōu)分配等

10、微增率法、機(jī)組最優(yōu)工作臺(tái)數(shù)、組合及啟停次序的耗量特性圖解法、最優(yōu)運(yùn)行方式動(dòng)態(tài)規(guī)劃法以及機(jī)組最優(yōu)啟停組合和負(fù)荷最優(yōu)經(jīng)濟(jì)分配的遺傳算法等。水電站廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是一類典型的單目標(biāo)優(yōu)化問題，本文以水電站在給定發(fā)電負(fù)荷下耗流量最小作為最優(yōu)化目標(biāo)來探討這一問題。它包含了兩個(gè)子優(yōu)化問題:機(jī)組負(fù)荷分配優(yōu)化問題和機(jī)組組合優(yōu)化問題。 3.2 水庫(kù)短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要任務(wù)是指將長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所分配給本時(shí)段（周、日）的輸入能在其中更短時(shí)段（日、小時(shí)和15min）間合理分配，以確定水電站逐日、逐小時(shí)或逐15min負(fù)荷及運(yùn)行狀態(tài)，制定水電站水庫(kù)短期（最優(yōu)）運(yùn)行方式。它適用于具有日調(diào)節(jié)及以上性能水庫(kù)的水電站短期調(diào)度。

11、短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的宏觀控制，而實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的具體體現(xiàn)，即短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在理論和技術(shù)上一般都包含實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。水電站短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的內(nèi)容主要包括：1、 制定計(jì)劃期（未來一日或一周內(nèi)多日）的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式（計(jì)劃）。有“以電定水”和“以水定電”兩種模式。 “以電定水”模式的基本課題是：對(duì)于計(jì)劃期T（總時(shí)段數(shù)，時(shí)間范圍為-），在已知水電站總負(fù)荷過程和預(yù)測(cè)入庫(kù)流量過程等條件下，尋求使所采用的優(yōu)化準(zhǔn)則達(dá)到極值的水電站各時(shí)段工作機(jī)組的最優(yōu)臺(tái)數(shù)、組合及有功負(fù)荷在工作機(jī)組間的最優(yōu)分配，以及相應(yīng)的水庫(kù)蓄泄?fàn)顟B(tài)變化過程和泄流設(shè)施控制過程。 “以水定電”模式的基本課題是：對(duì)于計(jì)劃期T（總時(shí)段數(shù)，時(shí)間

12、范圍為-），在已知預(yù)測(cè)入庫(kù)流量過程和總用水量等條件下，尋求使所采用的優(yōu)化準(zhǔn)則達(dá)到極值的水電站總負(fù)荷過程、各時(shí)段工作機(jī)組的最優(yōu)臺(tái)數(shù)、組合、有功負(fù)荷在工作機(jī)組間的最優(yōu)分配，以及相應(yīng)的水庫(kù)蓄泄?fàn)顟B(tài)變化過程和泄流設(shè)施控制過程。2、 短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的實(shí)時(shí)控制與調(diào)整。以所編制的計(jì)劃期內(nèi)水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式（計(jì)劃）為指導(dǎo)，根據(jù)面臨時(shí)段及其后時(shí)段負(fù)荷等信息的可能變化，隨時(shí)修正原計(jì)劃（方式），以調(diào)整水電站及其各機(jī)組面臨時(shí)段的決策和剩余計(jì)劃期的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，調(diào)整方法可以采用以上計(jì)劃制定方法。同時(shí)，還須考慮電力頻率和電壓的變化情況，調(diào)整相應(yīng)的無功功率。水電站負(fù)荷調(diào)整一般由廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。 3.3 水

13、庫(kù)優(yōu)化調(diào)度水電站水庫(kù)調(diào)度是運(yùn)用水庫(kù)的調(diào)蓄能力，通過水電站的泄水建筑物和水輪機(jī)設(shè)備調(diào)節(jié)控制河川的天然徑流，使之適應(yīng)電力系統(tǒng)可靠供電和其它綜合用水部門的需要。水庫(kù)調(diào)度的基本依據(jù)是，根據(jù)河川徑流特性及電力系統(tǒng)和綜合用水部門的要求，按水庫(kù)調(diào)度目的編制的水庫(kù)調(diào)度圖。水庫(kù)調(diào)度圖表示了在水庫(kù)運(yùn)行中，決策變量（水電站出力、供水量、下泄流量、水位等）與狀態(tài)變量（入庫(kù)流量、庫(kù)水位等）在時(shí)間上的函數(shù)關(guān)系。它綜合反映了各部門的要求和水庫(kù)調(diào)度的基本原則。常規(guī)水庫(kù)調(diào)度圖是以實(shí)測(cè)的徑流資料為依據(jù)，在綜合考慮電力系統(tǒng)和綜合用水部門要求的基礎(chǔ)上，編制的水庫(kù)調(diào)度基本規(guī)則。常規(guī)水庫(kù)調(diào)度圖具有概念清晰、使用方便的特點(diǎn)，在維持電站正常

14、運(yùn)行中發(fā)揮了巨大作用。但是，在應(yīng)用常規(guī)水庫(kù)調(diào)度圖時(shí)未充分利用已知的有用信息，一般都不考慮水文預(yù)報(bào)，并且也沒有充分利用河川徑流的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。因此常規(guī)水庫(kù)調(diào)度圖所提供的水庫(kù)調(diào)度方案僅是一個(gè)合理解，而不是最優(yōu)解。水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度是在滿足各種約束條件下，應(yīng)用優(yōu)化理論與方法使水庫(kù)運(yùn)行中的某一個(gè)（或多個(gè)）目標(biāo)函數(shù)取極值的調(diào)度方案。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，優(yōu)化理論和方法逐漸成熟，計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)的迅速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，為水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。 水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的計(jì)算方法主要有：變分法、馬爾柯夫決策過程、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、非線性規(guī)劃、對(duì)策論、模糊數(shù)學(xué)理論、遺傳算法等。其中，隨機(jī)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法應(yīng)用最為普遍。為了在水庫(kù)

15、調(diào)度的優(yōu)化計(jì)算中反映設(shè)計(jì)保證率和保證出力的要求，可以在時(shí)段效益的計(jì)算公式中加入懲罰項(xiàng)，當(dāng)時(shí)段出力小于保證出力時(shí)進(jìn)行懲罰，降低其效益，使調(diào)度方案滿足設(shè)計(jì)保證率的要求。當(dāng)采用不同的調(diào)度方案時(shí)，根據(jù)上式計(jì)算將會(huì)有不同的年效益期望值。水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的目的就是選取一個(gè)最優(yōu)的調(diào)度方案，使水庫(kù)按該調(diào)度方案運(yùn)行時(shí)所得到的多年平均效益最大。 3.4 預(yù)報(bào)模型與方法在水庫(kù)的運(yùn)行過程中，必須根據(jù)流域徑流的信息，合理安排發(fā)電和泄洪計(jì)劃，做到經(jīng)濟(jì)，合理，安全運(yùn)行。水庫(kù)調(diào)度的的依據(jù)就是徑流預(yù)報(bào)。 徑流預(yù)報(bào)是根據(jù)流域的水文要素（流量、水位等）或其影響要素（降雨、溫度等）的過去或現(xiàn)在狀態(tài)，對(duì)其未來狀態(tài)做作出估計(jì)。要使發(fā)布的徑流

16、預(yù)報(bào)具有實(shí)際意義，就必須給出正確的預(yù)報(bào)值和預(yù)見期。預(yù)見期有理論預(yù)見期和有效預(yù)見期之分：理論預(yù)見期指按照水文要素變化或演變規(guī)律獲得的預(yù)見期；有效預(yù)見期指在進(jìn)行預(yù)報(bào)時(shí)，必須從理論預(yù)見期中扣除信息傳遞和分析計(jì)算花費(fèi)的時(shí)間后剩余的預(yù)見期。顯然，有效預(yù)見期小于或等于理論預(yù)見期。有效預(yù)見期才具有真正的實(shí)際意義。水文現(xiàn)象是一種非常復(fù)雜的物理現(xiàn)象，它不僅受降雨的時(shí)空分布特性的影響，還受流域下墊面、人類活動(dòng)等因素的影響。因此，多年來水文學(xué)者一直在不斷探索和研究，以便揭示水文現(xiàn)象及其發(fā)展變化規(guī)律。但是，至今仍有許多問題沒有解決。在沒有完全弄清楚水文規(guī)律之前，水文學(xué)家總是試圖通過建立模型對(duì)水文過程進(jìn)行模擬。在對(duì)復(fù)雜

17、的水文過程進(jìn)行研究時(shí)，水文模型可以認(rèn)為是描述水文現(xiàn)象和水文過程的有效工具。即：流域水文模型是對(duì)自然界中復(fù)雜水文現(xiàn)象的近似模擬，是水文科學(xué)研究的重要手段。流域水文模型的發(fā)展主要經(jīng)歷了如下三個(gè)階段：1、 概念、理論的確立以及系統(tǒng)黑箱模型階段。2、 概念性水文模型階段。3、 分布式水文模型階段。 新安江模型是我國(guó)水文工作者經(jīng)過多年的研究與實(shí)踐，建立的流域短期徑流預(yù)報(bào)模型，在水庫(kù)運(yùn)行的實(shí)踐中得到了廣泛地應(yīng)用。新安江模型屬分散性概念模型，它把全流域分成若干個(gè)單元面積。新安江模型的輸入為流域降雨量 和流域蒸散發(fā)能力；輸出為單元面積蒸發(fā)量和單元面積出口斷面流量過程。新安江模型的計(jì)算主要包括以下四個(gè)計(jì)算：產(chǎn)流計(jì)算；蒸散發(fā)計(jì)算；分水源計(jì)算和匯流計(jì)算。4. 總結(jié)水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行這門課圍繞廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、短期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、優(yōu)化調(diào)度和預(yù)報(bào)描述等這些方