从乌江大型水电站群形成看梯级水电站群的优化调度

电力18讯：编者按 “流域、梯级、滚动、综合”开发，是公认的国际水电开发成功经验，水电流域梯级开发的巨大优越性如何发挥？我国第一家流域水电开发公司―――贵州乌江水电开发有限责任公司近20年的实践经验和近期完成的乌江流域水电站群优化调度的研究给出了答案。

    5月14日，华电集团公司组织的“乌江流域水电站群优化调度和效益评价核心技术研究及应用”科技成果评审会在贵州贵阳举行。由中国工程院院士张勇传、王浩等11位国内知名学者组成的评审组在对该科研项目评审后一致认为：该项目解决了水力联系密切、调节组合复杂的大型梯级水电站群的联合优化调度问题，理论研究扎实，模型算法先进，调度规则合理，项目在梯级调度效益评价体系、优化调度算法、径流预报模型等方面创新显著，研究成果整体达到国际领先水平，为我国梯级水电运行提供了成功的实践典范，具有重大的实用价值和广阔的推广应用前景。

    乌江大型水电站群形成

    乌江,长江南岸最大支流，全长1037千米，我国13大水电基地之一。

    贵州乌江水电开发有限责任公司（华电集团公司贵州公司，以下简称乌江公司）是国家借鉴国际水电开发成功经验，推行水电“流域、梯级、滚动、综合”开发，于1992年成立的我国第一家流域水电开发公司，负责乌江干流贵州境内河段梯级电站的建设和运营。公司成立20年来，先后建成了干流上的洪家渡、东风扩机、索风营、乌江渡扩建、构皮滩、思林和支流上的大花水、格里桥水电站，水电装机容量从114万千万增至754.5万千瓦，水轮发电机组由5台增至28台。乌江梯级水电开发取得了令世人瞩目的辉煌成就。2013年，在建的乌江沙沱水电站投产后，将形成总装机容量为866.5万千瓦的大型水电站群。

    梯级电站远程集中控制

    乌江梯级水电站集控系统是一个集优化计算、远程监视、集中控制和调度管理等功能于一身的综合性自动化系统平台，其技术核心为该水电站集中监控系统和流域水调自动化系统。

    2003年初，乌江公司组织了有关管理及技术人员进行了深入调研和考察，提出了“以节能增效为核心的大型梯级水电站远程集中管理”的理念，一个全新的部门、一套全新远程监控系统由此应运而生。乌江公司邀请电网方面的专家共同商讨梯级水电站远程集中管理关键技术问题，在不违背电力调度法规的前提下，协商解决技术难题和设计方向，有力推动了梯级水电站远程集中管理进程。

    2004年10月至2006年10月，经南方电网贵州电力调度控制中心同意并在其指挥和配合下，完成了洪家渡、东风、索风营、乌江渡水电站共15台机组的各项远程控制功能试验，试验结果全部满足远程控制要求，为实现远程控制打下了坚实基础。

    2007年3月，经多方沟通协调，贵州电网公司同意将洪家渡、东风、索风营、乌江渡发电厂运行值班受令地点变更为设在贵阳的“乌江水电站远程集控中心”。

    梯级水电站统一调度管理，打破了原有单站式的调度运行模式。

    水电站群的优化调度

    2007年底，在上游洪家渡、东风、索风营、乌江渡4座水电站优化调度研究成果不能解决7级电站优化问题的情况下，乌江公司向华电集团公司提出了《基于构皮  滩等三级电站的乌江干流水电站群优化调度及效益评价体系的研究》立项申请。

    2008年8月，华电集团公司批准立项。公司立即牵头成立课题组，西安理工大学、河海大学、四川大学、南京南瑞集团公司、中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院共同参与课题研究。

    五家合作单位在乌江公司的统筹协调下迅速行动起来。

    乌江公司将项目组具体技术工作交给了拥有30名员工，中高级工程师、研究生占了60%的集控中心。七座水库连续首尾相连，同一梯级内同时存在两座多年调节水库，调节性能组合十分复杂，梯级联合优化调度模型求解的计算量将呈指数级别的增长。如何解决随着计算时段数、尤其是随着研究对象增多，采用确定性动态规划数学方法来求解多水库联合调度容易造成“维数灾”问题？下游电站投产后，航运、生态、城镇防洪等要求更高，而且下游一级支流是上游的两倍多，梯级整体联合优化调度的模型如何建立？无数次的会议研讨沟通、一个个问题和困难迎刃而解。2012年，乌江公司组织专家对项目进行总结提炼出“乌江流域水电站群优化调度和效益评价核心技术研究及应用”成果。

    具有广阔的推广应用前景

    该成果涵盖了径流预报、优化调度、效益评价、集成应用等方面的系统性研究，首次建立了梯级优化调度效益评价体系，形成了同一梯级存在两座多年调节水  库的七级水电站群联合优化调度理论体系与调度规则和集控一体化技术支撑平台，解决了优化调度高级应用与水调自动化系统基础平台的无缝集成问题。

    一是发电优化调度规则和系统的应用,提高了梯级水能利用效率。以2011年乌江流域来水为历史最枯为例，梯级水能利用提高率达到3.78%，年节水增发电效益超过2亿元。二是首次研究建立了梯级水电站群联合优化调度效益评价体系，获得了优化调度效益评价的一般规则、指标体系，建成了自动考评专家系统。改进的算法使梯级水能利用提高率计算结果更符合流域来水实际情况，为生产调度决策提供了及时、准确、规范的评价数据。三是防洪优化调度系统研究应用，大大地缩短了防洪调度方案、发电计划方案的编制时间，为梯级水电站安全防汛和洪水资源化利用提供了有力保障。四是中长期径流预报软件应用，提供了较为准确的梯级各电站坝址及区间径流预报，为运行方式编制、流域优化调度决策提供了可靠的基础数据。五是集控中心进行梯级水电站调度运行和优化管理的效率大大提高，项目成果应用后流域调度方案制作时间由4小时缩短到30分钟以内，工作效率提高了87.5%以上。