CN106920001A - 一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法，当预报有洪水时，提前加大各水库的出力发电，上游水库满负荷运行降低水库水位至死水位阈值以腾空库容；当洪水发生时，上游水库关机，上游水库在保证下游水库满发的前提下为下游水库拦蓄洪水，将下游水库增发电量补偿给上游水库；若上游水库电站水位上升至超过正常高水位，且预报后期N日内有大降雨，则上游水库开机运行同时开闸溢洪，将下游水库增发电量补偿给上游水库；待水位削落后，上游水库电站开机，下游水库电站满发；以上游水库弃水电量和下游水库增发电量评价梯级水库群的年度绩效。本发明采用预泄腾库、错峰削峰、拦蓄洪尾手段，实现梯级水库少弃水，提高了梯级水库的发电效益。

Description

一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法
技术领域
本发明涉及梯级水库群优化调度技术领域，具体涉及一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法。
背景技术
梯级水库以往的单库优化调度可以实现一个水库或几个水库的自身效益，但难以体现梯级之间的调节补偿，无法实现整个梯级效益的最大化。在汛期上游水库通过拦蓄错峰等手段可为下游水库带来效益，但上游水库同时存在着弃水风险，错峰调度积极性不高。传统调度方法对上游水库不公，不利于实现梯级水电站群联合错峰调度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法，在汛期，上游水库预泄腾库、错峰削峰、拦蓄洪尾，下游水库增发电量补偿上游水库，并评价水库群的年度绩效，实现梯级水库少弃水，提高了梯级水库的发电效益。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤S1，当来水的入库流量小于梯级水库群中上下游水库的满发流量时，各水库按照来水量发电，若预测有多余水量，则各水库提前加大出力至满发；
步骤S2，当预报有洪水时，提前加大各水库的出力发电，上游水库满负荷运行降低水库水位至死水位阈值以腾空库容；当洪水发生时，上游水库关机，上游水库在保证下游水库满发的前提下为下游水库拦蓄洪水，将下游水库增发电量补偿给上游水库；
步骤S3，若上游水库电站水位上升至超过正常高水位，且预报后期N日内有大降雨，则上游水库开机运行同时开闸溢洪，将下游水库增发电量补偿给上游水库；
步骤S4，待水位削落后，上游水库电站开机，下游水库电站满发；
步骤S5，以上游水库弃水电量和下游水库增发电量评价梯级水库群的年度绩效。
进一步的，高水位阈值是指水库水位与正常高水位之间的落差不超过3m范围。
进一步的，死水位阈值是指水库水位与死水位之间的落差不超过4m范围。
进一步的，上游水库为不完全年调度水库。
进一步的，增发电量是指按本次有效拦蓄水量折算出来的发电量。
进一步的，弃水电量是指将上游水库的弃水折算成电量。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明汛前保持了较高水位运行，增大了水头，减小了水耗；汛期积极关注天气变化情况，发挥龙头电站作用，在汛期，上游水库预泄腾库、错峰削峰、拦蓄洪尾，下游水库增发电量补偿上游水库，并评价水库群的年度绩效，实现梯级水库少弃水，提高了梯级水库的发电效益。
附图说明
图1是本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
梯级水库群包括分别位于上、下游的水库，上下游水库之间存在着密切的水文水力联系，具有显著的库容补偿与水文补偿作用。如何寻找各水库之间的水力电力联系，充分挖掘各水库之间的补偿潜能，明确各情况下的水库优化调度措施，是梯级水库调度的现实需求。
本发明的一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1，当来水的入库流量小于梯级水库群中上下游水库的满发流量时，各水库按照来水量发电，若预测有多余水量，则各水库提前加大出力至满发；
步骤S2，当预报有洪水时，提前加大各水库的出力发电，上游水库满负荷运行降低水库水位至死水位阈值以腾空库容；当洪水发生时，上游水库关机，上游水库在保证下游水库满发的前提下为下游水库拦蓄洪水，将下游水库增发电量补偿给上游水库；
步骤S3，若上游水库电站水位上升至超过正常高水位，且预报后期N日内有大降雨，则上游水库开机运行同时开闸溢洪，将下游水库增发电量补偿给上游水库；
步骤S4，待水位削落后，上游水库电站开机，下游水库电站满发；
步骤S5，以上游水库弃水电量和下游水库增发电量评价梯级水库群的年度绩效。
这里的高水位阈值是指水库水位与正常高水位之间的落差不超过某一阈值，本发明中此阈值取值为3m。如，某一水库的正常高水位为1145m，则如果主汛期该水库水位达到1142m及以上时为正常高水位阈值，如果该水库水位大于1145m，则为超过正常高水位。
死水位阈值是指水库水位与死水位之间的落差不超过某一阈值，本发明中此阈值取值为4m。如，某一水库的死水位为1126m，则如果主汛期该水库水位达到1130m及以下时为死水位阈值。
梯级水库群中包括位于上游水库和位于下游水库，位于上游水位为不完全年调节水库，作为主库，起到龙头的作用。汛前保持了较高水位运行，增大了水头，减小了水耗；汛期积极关注天气变化情况，发挥龙头电站作用，充分运用预泄腾库（即上游水库满负荷运行降低水库水位至死水位阈值以腾空库容）、错峰削峰、拦蓄洪尾（即上游水库在保证下游水库满发的前提下为下游水库拦蓄洪水）等优化调度手段，实现梯级水库少弃水，提高了梯级水库的发电效益。
当上游水库拦蓄洪水，未造成自身溢洪时，按下游水库增发电量的30%补偿给上游水库；当上游水库拦蓄洪水造成自身溢洪的，下游水库增发电量的50%补偿给上游水库，以平衡上下游水库的发电量。此增发电量是指按本次有效拦蓄水量折算出来的发电量，其中根据水流量计算得到发电量属于现有技术。
将上游水库的弃水折算成电量，以上游水库弃水电量和下游水库增发电量评价梯级水库群的年度绩效。上游水库弃水电量越少，年度绩效越好，在上游水库不弃水的情况下，下游水库增发电量多，则年度绩效越好。
以三岔河流域中位于上游的普定以及位于下游的引子渡水库构成的梯级水库库为例，以详细说明本发明的调度方法。
三岔河流域普定、引子渡水电站建成后，形成梯级水库，为了充分发挥梯级水库联合调度功能，优化梯级发电调度、科学合理利用水资源，尽可能减少电站弃水，实现节能调度，按照本发明方法对此流域水库进行实时优化调度。
已知三岔河流域的基本情况如下：三岔河为乌江干流上游，也称乌江南源，流域面积为7264km2。全流域山地约占80%，丘陵占15%，平地或平坝占5%左右。
流域内雨量充沛，三岔河水文站以上多年平均降雨量为1181.2mm，雨量年内分配极不均匀，5～10月占全年雨量的85.1%左右。汛期多暴雨和阵雨，造成暴雨的主要天气形势是两高切娈型，其次是长江横切变型。前者是形成本流域年最大洪峰流量的主要天气形势。冷锋低槽型则是形成秋季洪水的主要天气形势。一般秋季洪水比夏季洪水小。本流域暴雨多发生在5～10月，以6～7月最集中，一次暴雨历时约9～12时。暴雨一般发生于夜间。
普定电站坝址以上流域面积5871km2，多年平均流量123m3/s，多年平均年径流量为38.79亿m3。电站水库为不完全年调节性能，水库正常高水位1145.00m，相应库容3.482亿m3，死水位1126.0m,相应库容1.006亿m3，防洪限制水位1142.0 m，相应库容2.937亿m3，防洪库容0.545亿m3；可用库容2.478亿m3。三机满发流量180m3/s。普定电站坝址至引子渡电站坝址河道距离约51km，洪水传播时间约2小时。
引子渡电站坝址以上控制流域面积6422km2，其中，普-引区间流域面积551km2。区间多年平均流量为19m3/s，多年平均年径流量为5.9亿m3。电站水库为不完全年调节性能，水库正常高水位1186.0m，相应库容4.55亿m3，死水位1152m，相应库容1.33亿m3，调节库容3.22亿m3。三机满发流量380m3/s。
梯级水库联合发电调度方案如下：普定电站尽量少弃水，引子渡电站尽量不弃水，发电效益最大化。普定、引子渡电站月、周、日发电计划。
普定电站：
1）1-4月，水库水位保持较高水位运行，由年初高位缓慢下降，至4月底，降至1135m左右运行。
2）5～7月中旬，来水量较丰且相对集中，5月初，加大出力发电，水库水位降至死水位。流域内发生洪水，电站应及时，按三台机组满负荷运行，若在电站满发后仍有多余水量时，水位升至1142m时，入库流量大于180m3/s，天气预报3日内有降雨过程，引子渡水库较低时，普定水库开闸溢洪，水位控制在1142.0m以下运行，为引子渡水库补水；若普定水位到1142 m时，入库流量大于180m3/s，天气预报3日内无降雨过程，或引子渡水库有泄洪风险时，在确保普定大坝安全的前提下，普定水位可升，洪水过后，降至1142.0 m运行。
3）7月下旬-9月，三台机组满负荷运行，流域内发生洪水，水位可蓄至1142m以上运行。
4）10月，水位控制在1142m～1144m间运行，按天然来水量发电，若期间预测有多余水量，则应提前加大出力至满发，尽量减少水库弃水。
5）11-12月，水库水位保持高水位运行，按天然来水量发电，来多少发多少。
引子渡电厂：
1）1-4月。水库水位保持较高水位运行，由年初高位缓慢下降，至4月底，降至1170m左右运行。
2）5-8月。6月中旬，水库水位降至1160m左右运行，若天气预报有较大降雨过程，及时加大出力，水位已接近死水位，腾空库容；流域内发生洪水，加大出力，洪水过后，水位控制在1065m～1070m间运行。
3）9-10月。后汛期则尽量蓄水抬升水位至1080m以上运行，按天然来水量发电，若期间预测有多余水量，则应提前加大出力至满发，尽量减少水库弃水。
4）11-12月，水库水位保持高水位运行，按天然来水量发电，来多少发多少。
以普定水库弃水电量和引子渡水库增发电量评价梯级水库群的年度绩效。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤S1，当来水的入库流量小于梯级水库群中上下游水库的满发流量时，各水库按照来水量发电，若预测有多余水量，则各水库提前加大出力至满发；
步骤S2，当预报有洪水时，提前加大各水库的出力发电，上游水库满负荷运行降低水库水位至死水位阈值以腾空库容；当洪水发生时，上游水库关机，上游水库在保证下游水库满发的前提下为下游水库拦蓄洪水，将下游水库增发电量补偿给上游水库；
步骤S3，若上游水库电站水位上升至超过正常高水位，且预报后期N日内有大降雨，则上游水库开机运行同时开闸溢洪，将下游水库增发电量补偿给上游水库；
步骤S4，待水位削落后，上游水库电站开机，下游水库电站满发；
步骤S5，以上游水库弃水电量和下游水库增发电量评价梯级水库群的年度绩效。
2.根据权利要求1所述的一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法，其特征是，高水位阈值是指水库水位与正常高水位之间的落差不超过3m范围。
3.根据权利要求1所述的一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法，其特征是，死水位阈值是指水库水位与死水位之间的落差不超过4m范围。
4.根据权利要求1所述的一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法，其特征是，上游水库为不完全年调度水库。
5.根据权利要求1所述的一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法，其特征是，增发电量是指按本次有效拦蓄水量折算出来的发电量。
6.根据权利要求1所述的一种梯级水库群实时优化调度及效益评价方法，其特征是，弃水电量是指将上游水库的弃水折算成电量。
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