电力调度员培训水电站调度课件.ppt

1、水电站优化调度,四川大学水电学院 马光文,目录,水电站优化调度基本概念,1,水电站长期运行调度,2,水电站短期经济运行,3,梯级电站集中控制调度,4,1. 水电站优化调度基本概念,水电站优化调度基本概念,1.1、水电站及其水库的地位和运行调度的特点,水库和水电站既是水利系统的重要组成单元，又是电力系统的主要动力单元。 水电站的主要作用：利用水能发电。 其水库的主要作用：汇集和调节径流，抬高水位、集中落差形成水头。,水电站优化调度基本概念,水电站水库调度解决的问题： 1 水库时段水位控制； 2 水电站年、月（旬）、周、日发电计划；,水电站优化调度基本概念,水电站及其水库运行调度具有如下特点： 1

2、 目标的综合性与效益的整体性； 2 水资源及其它信息的随机性； 3 运行的经济性； 4 调度的机动灵活性； 5 运行调度的复杂性；,水电站优化调度基本概念,电力系统中水电站及其水库优化调度问题： 利用最优化理论方法和技术， 制定和实现对水能、水资源的最优利用和控制方式。,水电站优化调度基本概念,1.2、各用水部门对水电站及其水库调度的要求,水利部门：防洪渡汛 电力部门要求：安全经济 其它部门和方面的要求：农业灌溉、航运、工业与生活用水以及渔业、生态环境等。,水电站优化调度基本概念,1.3、水、火电站的运行特点,水电站的特点： 1 水电站的入库径流随季节和年际而变化，决定了水电站运行情况的多变性

3、和随机性。在丰水年份发电量较多，遇到特枯水年份，发电量不足，甚至正常工作遭到破坏。,水电站优化调度基本概念,2 水电站机组开停灵便、迅速，从停机状态到满负荷运行仅需12min时间，并能迅速改变出力的大小，以适应负荷的剧烈变化，从而保证系统频率的稳定。水电站适宜担任系统的调峰、调频和事故备用等任务。 3 水能是再生性能源，水电站的年运行费用与所产生的电能无关。因此，在丰水期应尽量多发电，以节省系统燃料消耗。,水电站优化调度基本概念,4 水电站水库常具有综合利用任务。对于下游有航运、城市供水任务的水库，水电站需承担电力系统部分基荷，以便向下游经常泄放一定流量。兼有防洪和灌溉任务的水库，汛期和灌溉期

4、内水电站发电量较多，但冬季发电受到限制。 5 水电站建设地点要受到水资源、地形、地质等条件的限制。水库淹没损失一般较大，移民安置工作比较复杂。,水电站优化调度基本概念,火电站的特点： 1 只要保证燃料供应，火电厂可以全年按额定出力工作，不像水电站那样受天然径流的制约。正常工作保证程度高。 2 火电厂机组启动比较费时，机组由冷却状态过渡到热状态，出力上升值不能增加过快，机组从冷状态启动到满负荷运行约需23h。一般来说，火电厂适宜担任电力系统的基荷，以节省单位煤耗。,水电站优化调度基本概念,3 火力发电必须消耗大宗燃料，故单位发电成本比水电站高，火电厂的年运行费用与生产的电能成正比。 4 火电厂机

5、组的技术最小出力约为额定出力的百分数，如果连续不断地在接近满负荷的情况下运行，则可获得最高的热效率和最小的煤耗。,水电站优化调度基本概念,1.4、水电站及其水库运行调度的原则、内容及分类,任务：合理利用水电站及其水库的工程和技术设施，对来水径流进行经济合理调度，确保工程和生产安全，充分利用水能资源和水资源，尽可能大地减免水害、增加发电和综合利用效益，为电力部门和其它有关部门提供有效服务。,水电站优化调度基本概念,原则：在首先确保工程本身安全的前提下，分清发电与防洪及其它综合利用任务之间的主次关系，统一调度，使水库综合效益尽可能大；当工程安全与满足供电、上下游防洪及其它用水要求发生矛盾时，应当首

6、先考虑工程安全；当供电的可靠性与经济性发生矛盾时，应当首先满足可靠性要求。,水电站优化调度基本概念,主要工作内容： 编制最优的或合理的运行调度方案、方式和计划； 按所编制的方案、方式和计划根据面临的实际情况和信息进行实时调度和操作控制，尽可能实现最优调度； 进行运行调度资料的记录、整理和分析总结； 开展水文气象预报。,水电站优化调度基本概念,水电站优化调度的分类： 研究问题： 厂内经济运行： 厂间优化运行： 时间跨度： 长期：年、月（旬） 中期：周 短期：日 实时调度： 追求目标： 购电成本最小、水电发电量最大、发电收入最 大、调峰容量最大等,水电站优化调度基本概念,水、火电厂 机组动力 特性

7、测定,水电厂内 经济运行,火电厂内 经济运行,水电站动力特性,火电厂动力特性,水、火电厂 短期经济运行,系统日负荷预报,短期水文预报,水电站 长期经济调度,水电站日平 均动力特性,火电厂日平 均动力特性,长期负荷预报,中长期水文预报,研制方向,实施方向,电力系统中水电站、火电厂经济运行方式的研制与实施关系结构图,水电站优化调度基本概念,水电站调度的工作流程,2. 水电站长期运行调度,1.1 基本概念 水电站长期运行调度研究较长时期（季、年及多年）内的最优运行调度方式制定和实施的有关问题，用来指导和控制长期运行调度，并用于编制电力系统和水利系统的有关长期计划。中心内容和关键：水库调度。,水电站长

8、期运行调度,1.2 水电站长期运行调度特点： 天然来水的剧烈变化和水库调节能力影响更显著 具有较大调节能力水库的长期调节水电站，可以对长时期（季、年及多年）内剧烈变化的天然来水径流起调节作用，将丰水期或丰水年份的多余水量蓄起来，在枯水期或枯水年份使用，以增加水电站的发电流量和其它部门用水，更好的适应电力负荷变化和满足综合利用要求。,水电站长期运行调度,原始信息的随机性和不确定性使水电站及其水库长期运行调度更加复杂困难 根据不确定性和随机性很大及精度较差的长期预报信息资料制定长期运行方式计划是一个极为困难复杂而又必须想方设法解决的问题。,水电站长期运行调度,水电站长期运行方式影响水电站的效益发挥

9、：水库提前放空，水位下降快，耗水率大；水库晚泄流，耗水率小，但面临弃水风险。,水电站长期运行调度,水电站长期运行调度方法： 调度图： 按以实测的径流时历特性资料为依据计算和编制的一组综合考虑各种可能来水，以水库水位Z（或蓄水V）为纵坐标，以时间t为横坐标的调度线组成的调度图，根据面临时刻水库实际蓄水在该图中的位置进行调度，决策水库和水电站及其它综合利用部门的工作。,水电站长期运行调度,1,2,1,2,A,D,C,B,E,死水位,正常蓄水位,Z(m),t(月),水库基本调度图 1上基本调度线 2下基本调度线,水库基本调度图分为五个主要区域： A区：供水期出力保证区。 B区：蓄水期出力保证区。 C

10、区：加大出力区。 D区：供水期出力减小区。 E区：蓄水期出力减小区。,水电站长期运行调度,调度函数（调度规则）： 时段末水库水位=F(时段初水库水位、预测入库径流量） 时段出力=F(时段初水库水位、预测入库径流量）,水电站长期运行调度,假设调度函数是线性的，即： Ut=a It+b St-1+c 其中a，b，c为回归系数。 调度函数的形式设定后，余下的工作就是如何从历史资料中求出系数a,b,c。,水电站长期运行调度,预报调度滚动决策方法： 按照电网调度要求，根据预知的入库（或区间）径流，采用优化算法，编制梯级电站中长期调度方案，并能根据径流预测的修正，进行调度方案的滚动计算，确定水库控制水位，

11、电站年内各月发电量。,水电站长期运行调度,水电站长期运行调度,X1,1X1,2X1,3X1,T X2,2X2,3X2,T X3,3X3,T XT,T,电站下泄流量 约束,变量非负约束,水量平衡约束,水库蓄水量 约束,电站出力约束,约束条件,约束条件,水库水位约束,水电站长期运行调度,3. 水电站短期经济运行,水电站短期经济运行,水电站短期经济运行是将其长期经济运行所分配给的一定较短时期（周、日）的输入能在其中各更短时段（日、小时）间合理分配，制定短期经济（或最优）运行方式。 周经济运行是确定水电站在周内各日的最优发电量和相应的水库最优调度方式。 日经济运行是确定水电站在日内各小时的发电量和相应

12、的水库最优调度方式。,水电站短期经济运行,问题：1.日前预发电计划的编制 2. 梯级的总发电量一定时，电量在各电站怎样分配 目标：1.梯级日发电量最大或发电收益最大 2. 梯级耗水最小化 方法：根据电网调度方式和梯级水电厂运行侧重点不同，分别建立数学模型，优化求解,水电站短期经济运行,以日为周期，在由中长期优化调度方案确定的水库水位，以及预报径流、检修计划等条件下，确定水电站日内96点发电出力。同时也可以在电网下达发电量已知的条件下，使电站的耗水最小化（蓄能最大化），达到节约用水的目的。,水电站短期经济运行,目标,约束条件,水量平衡约束 、梯级水电站水量联系约束、水库蓄水量约束 、机组过水能力

13、约束 、电站出力约束 、非负条件约束等 。,日发电收益最大或耗水量最小,4. 梯级电站集中控制调度,梯级电站即布置在同一条河流上的串联水库群，水库间有密切的水力联系。如下图：,甲,乙,丙,金沙江干流分为上、中、下三段，共规划20个梯级，总装机容量7274万kW，其中四川资源量为2758万kW。,雅砻江干流,雅砻江干流共规划21级开发方案，总装机容量2856万kW。,大渡河干流,大渡河干流（下尔呷铜街子）规划28个梯级，总装机容量2800万kW。,(1) 法国电力公司 EDF,主要装机核电和火电；水电约2500万KW,占20%。 占全国总发电量和装机容量的94%，拥有100%的输电业务，96%的

14、配售业务； (2) 法国电力市场 新电力法实施后，成立了在管理上独立于发电的输电网管理机构； 实行发、输、配账目分开； 输电业务由国家电网公司负责； 输电公司下设调度中心RTE，负责组织和运作中短期电力市场POWERNEXT,法国电力公司流域梯调管理,(3) 法国电力公司梯级调度管理体系 EDF按分层管理原则，设立有四个跨流域水电调度控制中心-PHV， 由PHV控制管理全国102个主要水电厂； 设立计划与生产优化中心-COOP(分总公司和区域两级)， 负责核电、火电、水电综合计划及安排电力市场交易(仅由巴黎总部 COOP整体负责)； EDF下属的水电工程中心EIH下设水情与气象服务中心-DTG

15、， 负责所属流域水情预报等； 建有比较完善的水情测报和水环境监测系统，通过联网共享国家气象台提供的气象信息。,法国电力公司流域梯调管理,法国电力公司流域水电生产关系图,法国电力公司流域管理的特点： 电力生产组织过程中，技术支持与实时调度按职能分离； 独立的水情测报机构DTG； 系统反应迅速； 有效实现流域管理； 优化运行； 有效协调综合利用要求，实现综合效益；,加拿大魁北克水电公司的流域梯级调度与管理,(1) 魁北克水电公司简介 加拿大魁北克省政府独资控股企业； 装机容量3780万KW，其中水电装机3553万KW； 在省内实行一体化经营，拥有自己的输电线路； 垄断经营魁北克省电力市场，而且是邻

16、省及北美电力市场的主要供应商。 (2) 公司机构设置 事业部-发电部、输变电部、设备部等； 发电事业部下设电力生产和设备计划部、电力批发和项目开发等部门； 公司单独设置专门的水情气象预报机构-水资源管理处； 水资源管理处下设入流预报组、水资源管理组、入流预报改进及方法综合组、水情网络改进组。,魁北克水电公司发电生产关系图,委内瑞拉EDELCA公司的流域梯级调度管理,(1) EDELCA公司简介 委内瑞拉国内最大的一家国有电力公司；集发、供、配电于一体； 公司全称委内瑞拉瓜亚那卡罗尼河流域电力开发总公司； 拥有三个已建电厂,古里电厂、马卡瓜、卡拉瓦奇电厂,总装机1200万KW； 公司供电分为瓜亚

17、那地区的区域性供电,和通过输电干线卖给其它电力公 司的委内瑞拉其它地区供电两大部分；外送电量占65.7%。,(2) 公司机构设置 事业部-发电运行部、电力规划部、输电运行部、输电扩展部、电力建设部 公司单独设置专门的水情气象预报机构-环境管理部； 环境管理部负责流域水情气象站网的布设、水雨情气象信息收集及环境的监测；流域和输电线路的天气预报；水库入库流量预报；工程建设的环境评估及保护措施等. 输电运行部-负责整个公司的电力调度及水库运用，由技术部、梯调运行分部(即梯调中心)、维护分部、保护监测分部及通信分部组成； (3) 公司梯级发电调度 瓜亚那地区供电-由梯调中心直接调度； 全国电力系统的调

18、频由EDELCA公司梯调中心负责； 外送电力-国家电力调度中心调度。,委内瑞拉EDELCA公司的流域梯级调度管理,EDELCA 公司水电生产关系,梯调中心职能,管理卡罗尼河流域已建和在建的四座电站-流域梯调中心； 管理全国765KV线路的相关变电站-网调； 负责圭亚那地区配电-省调和地调； 因此，它实际上相当于我国的国调、省调、地调和梯调的综合体。,国外流域梯级调度管理模式,1.流域梯调切实可行； 2.流域梯调是公司流域生产优化的管理协调中心； 3.有综合利用功能的梯级枢纽，更要建立独立的梯调中心； 4.对流域及跨流域水电进行统一的调度管理； 5.公司内部流域实时调度与计划优化职能各自加强且分

19、离，并将计划优化与市场紧密结合。 6.专业化的明确分工有助于专业技能的深入发展。,共性及发展趋势,清江干流梯级电站调度管理,(1) 清江梯级概况 水布垭(多年调节)、隔河岩(年调节)、高坝洲(日调节)三级； 湖北省境内，属清江公司负责开发管理； (2) 清江梯调管理中心 1999年5月成立； 主要负责清江流域梯级水电站水库和机组的联合优化经济调度和电力市场的开拓及其政策研究。,国内,梯调管理中心,综合部,市场部,1. 梯级水库兴利调度优化 方案制作； 2. 水文气象预测； 3. 梯级水电站中长期发 电、检修计划编制； 4. 电力营销；电力市场。,发电调度计划和水库调度方案的生产执行部门。,电力

20、调度自动化、水调自动化、通信等系统规划、建设、运行维护的业务部门。,行政、财务、劳资、物资、档案等工作的综合管理部门。,清江梯调管理中心组织结构,清江梯调管理中心职能,主要负责清江流域梯级水电站水库和机组的联合优化经济调度和电力市场的开拓及其政策研究,乌江流域梯级电站的调度管理,(1) 乌江流域梯级概况 12个梯级，总装机1066万KW；6座已建，3座在建；贵州境内9座 乌江水电开发有限责任公司负责其中7座电站的开发建设,装机814.5万KW；三岔河上的普定和引子渡由贵州黔源股份有限责任公司开发及管理，装机43.5万KW。,(2) 水电站远程集控中心 2005年5月20日成立。 两大功能：对梯

21、级电站发电机组远程集中控制；对梯级水库的集中调度与管理，是公司发电生产、水库群调度中枢。,集控中心定位：统一的水调中心； 扩大化的电站中控室； 流域电站群的经济运行中心； 电力市场化条件下的统一报价中心；,乌江梯级发电调度流程,发电调度指令,电网下达中长期发电计划,电网下达短期发电计划,经过优化短期发电计划,短期发电计划,生产调度,远程监视控制,闸门调度指令,电网下达短期发电计划,电网下达中长期发电计划,中长期发电计划,水 库 调度 中 心,电力运行中心,省中调,流域梯级各电站,经过优化中长期发电计划,黄河上游梯级水电站的集中控制管理,(1) 黄河上游龙羊峡至青铜峡的水电开发 共规划25级电站

22、，装机容量1824万KW； 在已建的13座电站中，黄河水电公司拥有7座；总装机容量543.9万KW，其余业主分别为电网公司、外资企业、政府投资公司、水利部门等。,(2) 梯级电站集中控制管理中心 2003年5月成立梯级电站调度中心，8月更名为黄河上游梯级水电站集中控制管理中心。 集控中心主要任务： 负责黄河上游梯级水电站远程集控管理系统的建设； 梯级电站发电分析，为公司电力市场营销工作提供技术支持； 负责与电网及流域水资源管理部门协调发电管理、水库调度等方面的有关业务，并负责向中电投集团公司提供生产运营信息和有关生产数据； 条件具备时，实现对所属梯级电站发电、蓄水、泄洪的统一联合调度，并保证水电站和电网的安全运行。,(3) 集控管理的实施 管理思想和模式： 以公司梯级电站集中控制管理中心为依托，全面实施梯级电站的集中控制管理，并逐步将公司梯级电站集中控制管理中心建设成为： 梯级电站的集中控制、优化、经济运行中心； 公司安全生产、突发事件应急、防汛等信息的汇集、处理中心； 发电设备可靠性、继电保护、自动化、通信、信息专业技术管理中心； 公司通信、信息系统的中枢； 公司梯级电站竞价上网实时操作、调度中心。,目前，黄河上游梯级电站集控中心由黄河水电公司单独组建，只负责所属电站的调度，对于区间其它电站，集控