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            流域梯级水电站

            发布时间: 2016-07-11 13:03:27   作者:无   来源:

             

            第一部分:概述
            第二部分:技术原理
            第三部分:国内应用和发展
            第四部分:国外应用和发展
            第五部分:供应商信息
            第六部分:大玩家彩票网址经典案例
            第七部分:参考文献
             
            概述
            与火电燃煤机组的生产运行相比,流域梯级水电站节能调度具备以下特点。
            (1)高效利用水能资源,避免弃水
            水电类机组进行节能调度时。按照水库的调节能力进行排序,以体现充分利用水能的目标。其中,无调节能力的机组按无调节、日调节排序;有调节能力的机组按季调节、年调节、多年调节排序。当有调节机组出现非正常弃水时,列无调节能力的水能发电机组之前,并按调节能力由小到大优先调度。同一位序电站排名不分先后,电网调度机构可根据电厂不同时期对电网和社会的重要程度,组合机组黑启动、电压支撑、防洪、供水、航运等情况作适当调整。对流域梯级水电站,应积极开展水库优化调度和水库群的联合调度,合理运用水库蓄水,并努力提高水能利用率。
            (2)上下游梯级水电站之间密切的发电水量、水头联系
            下游梯级水电站发电水量即为上游梯级水电站的下泄水量,或主要取决于上游水电站下泄水量。因此,下游水电站的发电量受上游水电站发电量影响明显。此外,在汛期,若在准确进行洪水预报的基础上实施上下游梯级水电站联合调度。还可实现汛前适当提前降低水位,增加调节库容拦蓄小洪水;汛末及时拦蓄洪水尾巴,增大枯水期发电水量。流域梯级水电站还存在水头之间的联系,下游水库若水位过高,则抬高了上游电站尾水位,降低上游水库发电水头,减少发电量;下游水库若水位过低,则自身发电水头亦可能偏低,也会导致发电效益减少。
            (3)复杂性与外部性
            水电站及其水库本身的工作条件就很复杂,再加上它们不但与电力系统和水利系统的其他组成单元和部门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(特别是天然来水径流,以及电力负荷、系统结构组成、可用容量及其他部门的综合利用要求等)由于受很多随机因素和不确定性因素的影响又不能准确预知,因而使流域梯级水电站节能调度变得较为困难和复杂。
            另外,流域梯级龙头水库通常具有较强的调节性能,且往往兼顾发电、灌溉、供水、防洪、航运、环境保护等多重功能。因此,在进行流域梯级水电站节能调度时,需针对其运行方式特点,综合考虑各项因子的重要性,权衡利弊,建立数学模型,力求实现流域梯级水电站多目标优化运行的最佳方案。
            (4)经济补偿问题
            首先,在进行节能调度过程中,具有良好调节性能的上游大型水电站对天然径流的调节,可使下游水电站的能量效益在不增加任何额外投入的情况下得到不同程度的提高。如通过施益电站对洪水过程和水库所拦蓄洪水的水量调节作用,使下游各梯级水电站避免或减少弃水损失,产生增发电量;通过对水量在时间上的调节,使各梯级水电站多发高峰电量,产生电价效益等。然而在当前多由单一项目设置投资主体、电价尚不能做到按质论价、不能按照同网同质同价的原则定价的现实条件下,这种调节性能好、对电力系统贡献大的水电站的总效益尚不能在其自身的发电量和售电收人中完全体现,客观上造成电站上网电价较高,投资收益吸引力小,无法保障投资者能获得合理的投资回报,不利于促进我国水能资源的开发利用。因此,流域梯级水电站节能调度中的调节效益补偿问题迫切需要研究。
            其次,调频、调峰和备用是电力安全可靠运行的特定要求,是电力运行自身特点所决定的。由于过去所有机组都有着大致平均的计划发电量,也都有参与调频调峰的义务,所以并未考虑制定发电机组调频、调峰和备用补偿办法。而如今《节能发电调度办法(试行)》取消了计划电量,规定所有并网运行的发电机组按照调度指令参与调频、调峰和备用。由此所带来的调频、调峰和备用补偿问题如何解决?这也是关系到流域梯级水电站节能调度能否顺利进行的一个大问题。
             
            技术原理
            1)高效利用水能资源,避免弃水:
            水电类机组进行节能调度时,按照水库的调节能力进行排序,以体现充分利用水能的目标。其中,无调节能力的机组按无调节、日调节排序;有调节能力的机组按季调节、年调节、多年调节排序。当有调节机组出现非正常弃水时,列无调节能力的水能发电机组之前,并按调节能力由小到大优先调度。同一位序电站排名不分先后,电网调度机构可根据电厂不同时期对电网和社会的重要程度,组合机组黑启动、电压支撑、防洪、供水、航运等情况作适当调整。对流域梯级水电站,应积极开展水库优化调度和水库群的联合调度,合理运用水库蓄水,并努力提高水能利用率。
            2)上下游梯级水电站之间密切的发电水量、水头联系:
            下游梯级水电站发电水量即为上游梯级水电站的下泄水量,或主要取决于上游水电站下泄水量。因此,下游水电站的发电量受上游水电站发电量影响明显。此外,在汛期,若在准确进行洪水预报的基础上实施上下游梯级水电站联合调度,还可实现汛前适当提前降低水位,增加调节库容拦蓄小洪水;汛末及时拦蓄洪水尾巴,增大枯水期发电水量。流域梯级水电站还存在水头之间的联系,下游水库若水位过高,则抬高了上游电站尾水位,降低上游水库发电水头,减少发电量;下游水库若水位过低,则自身发电水头亦可能偏低,也会导致发电效益减少。
            3)复杂性与外部性:
            水电站及其水库本身的工作条件就很复杂,再加上它们不但与电力系统和水利系统的其他组成单元和部门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(特别是天然来水径流,以及电力负荷、系统结构组成、可用容量及其他部门的综合利用要求等)由于受很多随机因素和不确定性因素的影响又不能准确预知,因而使流域梯级水电站节能调度变得较为困难和复杂。另外,流域梯级龙头水库通常具有较强的调节性能,且往往兼顾发电、灌溉、供水、防洪、航运、环境保护等多重功能。因此,在进行流域梯级水电站节能调度时,需针对其运行方式特点,综合考虑各项因子的重要性,权衡利弊,建立数学模型,力求实现流域梯级水电站多目标优化运行的最佳方案。
             
            国内发展和应用现状
            我国在水库优化调度方面起步比国外晚。1963年,谭维炎、黄守信等根据动态规划与Markov过程理论,建立了一个长期调节水电站水库的优化调度模型,并在狮子滩水电站的优化调度中得到应用。1979年,张勇传、熊斯毅等阎研究拓溪水电站水库优化调度问题,使拓溪成为我国第一个实现优化调度的大中型电站。1982年,施熙灿等提出了保证率约束下的马尔科夫决策规划模型。黄守信、方淑秀等提出了以单库优化为基础的两库轮流寻优法,用于并联水库群的优化调度计算。1986年,董子敖提出的计入径流在时间、空间相关关系的多目标多层次优化数学模型。陈守煜,王本德等研究提出了水电站水库群模糊优化调度模型并应用模糊数学的方法求解模型。其他的创新方法还有,神经网络方法 (胡铁松等,1995)、决策支持系统(解建仓,田峰巍等,1998:黄强,1996)、大系统分解协调技术 (胡振鹏,1987;黄强,1993;万俊,1994)、遗传算法 (马光文等,1996)、仿真模拟 (李会安等,2000),等等。
            水电站的联合调度伴随着水电站之间的利益补偿问题,在这方面已有了许多成功的实践,例如美国和加拿大通过补偿效益分配协议实现哥伦比亚河水能的共同开发;我国四川省1997年颁布国内首部梯级水库补偿效益的管理办法等。
            近年来,我国学者针对我国水资源现状对补偿问题进行了广泛的研究,方国华等对新建水利项目取水影响其它用水户权益的补偿方案的具体制订进行了研究。王亚华、胡鞍钢提出建立利益补偿机制作为水市场的初级形式和辅助机制。岳恒等对调水工程对已建工程的补偿提出了法律和政策建议。高永志探讨了建立跨流域河流污染的经济补偿机制问题。张春玲、阮本清从经济理论角度分析了水资源恢复补偿问题;水利部、黄委会等有关部门对黄河引大济湟补偿研究提供基金支持等等。
             
            国外发展和应用现状
            在水库群优化调度上,计算工作量和存储容量与状态数目成指数增长,即使利用大型计算机也无法求得严格的解,这就是所谓计算上的维数灾"。在问题较为复杂时,确定性模型同样也面临着这个问题。为了克服维数灾",国外做了很多有益的研究,如Heidari(1971)等利用离散微分动态规划法(DDDP)研究了四库问题,Larson(1968)利用增量动态规划法0DP)研究了同样的问题,NopmongcolAskew(1976)则利用多增量动态规划法(MIDP)也对这一问题进行了研究。除基本的线性规划和动态规划外,其他较为成熟的方法还有聚合分解模型、大系统分解协调法,模拟模型等等。
             
            供应商信息
            广西水利电力集团有限公司
            四川九力隧道工程有限公司
            永州侨海投资开发有限公司
            田湾河公司
             
            经典案例
            重庆市将从2009年开始在巫溪东溪河流域兴建5座梯级水电站,总装机容量38000千瓦,以缓解重庆市电力供需矛盾,东溪河流域梯级水电站工程总投资约2.6亿元,其中2.08亿元为法国开发署贷款。
            5座水电站分别为乌龙、长梁子、峡门口、白鹿、檀木水电站。乌龙水电站为东溪河流域梯级开发的龙头水库电站,装机容量2×2500千瓦,水库坝址位于东溪河上游七姊妹峡处。长梁子水电站为东溪河流域梯级开发的二级电站,装机容量2×2500千瓦,坝址位于巫溪县鱼鳞乡梅花村;峡门口水电站为第三级电站,装机容量8000千瓦(2×3200千瓦+1×1600千瓦),坝址位于隘谷入口上游65米处。白鹿水电站为第4级电站,装机容量2×5000千瓦,坝址位于下游易溪河段。檀木水电站为东溪河流域梯级开发的最后一级电站,装机容量2×5000千瓦,坝址位于白鹿乡政府所在地下游1.2千米处,厂址位于檀木乡对岸,距巫溪县城约2500米。
             
            参考文献
            [1] 张军良。马光文,陆涛. 流域梯级水电站节能调度效益评价指标体系研究[J].华东电力,2009375):813-815.
            [2] 孙凡. 引大济湟工程的效益转换分析及动态补偿机制研究[D].西安:西安理工大学,2007.