1、 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计）题 目：水电站经济运行研究学习中心： 贵州黔南奥鹏学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业： 水利水电工程 年 级： 2007 年 秋 季 学 号： 101410017762 学 生： 王平武 指导教师： 张 静 完成日期： 2010 年 2 月 1 日 水电站经济运行研究内容摘要水电站经济运行是充分利用水能资源的一项增产措施，也是减少水能消耗的一项节能措施。但水电站经济运行涉及影响因素多,约束条件复杂,是一项较复杂的系统工程。不同水电站特征千差万别,加大了水电站经济运行的实施难度。本文分六个部分对水电站经济运行进行研究。第一概述了水电站经济运
2、行；第二阐述了水电站经济运行的目的和意义；第三分析了其任务及内容；第四探讨了水电站经济运行的基本内容及实施；第五以东北地区某流域为例，分析了水电站经济运行。最后总结全文。关键词：水电站经济运行 运行方式 优化 研究水电站经济运行研究I目录内容摘要I引言11 水电站经济运行概述.22 水电站经济运行的目的和意义.43 水电站经济运行的任务及内容.54 水电站经济运行基本内容及实施.74.1 水库优化调度及水情自动化系统74.2 水、火电日负荷分配及电网调度自动化系统74.3 厂内机组间负荷分配及计算机实时控制系统95 水电站经济运行实例分析105.1 水库调度的基本规律.105.1.1 水库调度
3、的基本原理105.1.2 水库调度的特点105.1.3 水库调度的方法和方式115.2 某水电站水位控制方式.115.2.1 控制水位及水位控制方式115.2.2 水位控制方式分析115.3 某水电站经济运行方式.125.3.1 长期运行方式125.3.2 短期运行方式125.3.3 厂内运行方式136 结束语14参考文献.15水电站经济运行研究0引 言电力系统是现代社会最重要，最广阔的支柱产业之一，由于电能生产、输送、分配和使用的便捷性和多样性，电能正日益在社会生活的各方面发挥着越来越重要的作用，已成为现代社会发展的主要能源。电力系统是一个消耗大量煤炭、石油、天然气等一次性能源和可再生的水资
4、源，同时又输出巨大电能系统工程，如何提高电力系统的运行效率，充分利用水资源，减少一次性能源的消耗，增加电能输出，这就是电力系统的优化经济运行问题 1。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，电力用户对电力主要提出供电可靠性和经济性两方面的要求。前者要求电力系统以一定数量和质量的电能对用户不间断地、安全可靠地供电，即满足一定时期负荷要求；后者是要求系统对用户的供电应尽可能经济、便宜。要做到安全可靠的供电，可以通过提高设备的制造、安装、运行、维护水平来实现；而要做到供电的经济性，就要努力降低电力系统的运营成本，重点就是降低发电成本，即降低火电站的燃料消耗和水电站的耗水率，节能增发。要降低水电站的发
5、电耗水，充分利用有限的水量多发电，就要对水电站的机组运行进行优化，实现最优经济运行。关键词：水电站 经济运行 机组 优化水电站经济运行研究11 水电站经济运行概述水电站厂内经济运行（也叫优化运行）是在满足电能生产的安全、可靠、优质的前提下，合理地组织调度电厂的发电生产设备，以获得尽可能大的经济效益。与此相适应的水电站运行方式，称为水电站经济运行方式，也可称最优运行方式。水电站厂内优化运行主要是研究水电站的出力平衡、流量平衡、水头平衡、水电站的动力特性、机组最优启停顺序、工作机组的台数、机组间负荷或流量的最佳匹配方式、机组的最合理调节程序和电能生产的质量控制问题 2。从研究问题的空间范围来看，水
6、电站经济运行可划分为厂内经济运行和厂间或电力系统经济运行。本论文课题主要研究水电站厂内经济运行，即根据电网调度给定的某一时段电站的出力，按照一定的计算方法，确定水电站中机组的开、停机次序和机组间负荷的最优分配，使运行机组都在高效率区域运行，从而使全厂的发电耗水量最小，来达到增加发电量的目的。从研究问题的时间范围来看，水电站经济运行可划分为瞬时（小时） 、短期（周、日）和长期经济运行。长期经济运行的任务是将一段较长时期（季、年、多年）内的有限输入能量分配到其中较短的时段内（月、周、日） ；短期经济运行的任务是将以上长期经济运行所分配的输入能量在短期内的各更短时段（小时）间合理分配，确定出水电站逐
7、日、逐小时的负荷分配和机组的运行状态。瞬时经济运行的任务是将在相应小时或时刻分配到水电站的负荷，再落实分配到各台机组。短期经济运行方式的制定对具有短期（日）调节性能以上的水电站都有现实意义。而长期经济运行方式的制定只对长期调节性能水库（季调节以上的水库）的水电站才有意义。为了充分发挥水电站的作用，最大限度的利用水能，以获得尽可能大的运行效益，应全面开展水电站的长期、短期经济运行方式及厂内的经济运行调度。从研究问题的分析方法来看，国内外制定水电站厂内经济运行方式的方法有机组间负荷最优分配等微增率法、机组最优工作台数、组合及启停次序的耗量特性图解法、最优运行方式动态规划法以及机组最优启停组合和负荷
8、最优经济分配的遗传算法等。水电站厂内经济运行是一类典型的单目标优化问题，本文以水电站在给定发电负荷下耗流量最小作为最优化目标来探讨这一问题。它包含了两个子优化问题:机组负荷分配优化问题和机组组合优化问题。这两个问题都是以耗流量最小作为唯一的优化目标。其中，固定机组负荷分配问题要求根据水电站给定水头下的各台可供发电的机组出力与流量之间的特性曲线，得水电站经济运行研究2到这些机组在各种负荷下的机组所要承担的出力状况，并保证在这一负荷要求下，这种分配方案耗流量最少。由于在这个过程中，我们所依据的机组特性曲线是非线性的，因此这是一个非线性的优化问题。它还必须满足下述约束:一、水电站中每台机组具有最小出
9、力和最大出力限制，即分配在各台机组上的出力不应该超出这个范围。二、在各台机组的最小出力和最大出力之间还存在气蚀振动区，在机组负荷分配时，必须加以规避，以延长机组的使用寿命。三、水电站所要承担的负荷应该在整个电站的出力范围之内，同时还应保证各台机组的总出力与该负荷相等。这是一个连续参数的多约束条件的非线性优化问题。机组组合优化问题则是根据上级调度部门给出的水电站日负荷曲线，安排水电站内某一段时间的机组开停组合。在机组组合问题中，包含有大量的 0-1 变量和离散变量，在数学上表现为一个包含大量约束条件的大规模非线性混合整数规划问题。它需要满足以下的约束条件:一、系统负荷和备用要求。由于水电站的机动
10、性较好，因此在电力系统中一般都要承担系统的备用要求，以保证在电力系统出现事故或突发事件时能够迅速满足系统的负荷需要，因此，在实行机组组合优化时，必须保证目前处于运行状态的机组能够应付负荷备用的要求。二、最小开机时间和最小停机时间。机组频繁的起停会对机组造成损坏，为了避免机组的频繁起停，水电站要设定机组的最小开机时间和最小停机时间，从而限定各台机组在一个调度时段内的开机次数。三、机组爬坡速率(功率变化速率)。在电力系统中水轮发电机组及水电厂的机动性在电力系统中是最好的，一般来说机组自停运状态起动至带满负荷一般仅经历35min，而停机过程则更短。因此，在单纯的水电站厂内经济运行中可以不考虑机组爬坡
11、速率。水电站经济运行研究32 水电站经济运行运行的目的和意义水电站的经济效益可分为发电效益，电网效益（调频，调峰，调相，负荷备用和事故备用等）及社会效益（防洪，灌溉，供水，养殖，航运，过筏，旅游等）3 个部分。从水电站本身来看，主要是在满足电网效益和社会效益的前提下，尽量取得更多的发电效益 3。水电站经济运行运行的方式可以实现运行工况优化，从而节约用水，增加发电量。一般来说，水电站采用最优运行机组数可获得效益 2.0%，实现最优组合可获得效益0.3%，实现机组间负荷最优分配可获得效益 0.3%4。对大、中型水电站来说，开展水电站厂内经济运行可以增加发电量 17。要提高水电站的发电效益，要降低水
12、电站的发电耗水，充分利用有限的水量多发电，就要对水电站的机组运行进行优化，实现最优经济运行。根据水电站的水轮发电机组的出力公式：Pi=9.81 iQiH103 （2-1）式中，P i-机组 i 发电有功功率，即出力，单位为 KW；Q i-机组 i 单位时间耗水量，单位为 m3/s；H-水库的水头，单位为 m； i-机组 i 的运行效率；可以看水电站经济运行运行的目的就是要在电站出力一定的情况下，使机组总的耗水量为最小。要实现这一目标可以采用两种方法：一是提高水电站的运行水头 H，二是使水轮机运行在效率 i高的区域。但是对于水库库容较大的电站，用提高水头的办法来满足水电站厂内经济运行是不太现实的
13、。由于水轮机的特点和制造、安装等方面的原因，同一个水电站内的同一种型号的水轮机在相同的运行条件下，其效率和运行性能不可能完全相同。因此，实现水电站厂内的经济运行，最主要的途径就是根据调度给定的总负荷，在当前的水位下，按照一定的算法给每一台机组分配负荷，使每一台水轮机都运行在效率较高的区域，从而使电站全部机组的总耗水量最小，达到降低总耗量 Q 的目的 3。由已经投入经济运行的水电站实际数据来看：湖南柘溪水电站实现长期经济运行，提高发电量约 3%10%；湖北葛洲坝二江水电站实施经济运行提高效益 1%3%；美国石河段水电站的资料表明，实行经济运行后电站发电效率平均提高 3%。所以水电厂在实施了经济运
14、行后，发电效益均可提高 1%3%以上。由此可见，水电站实行经济运行所取得的经济效益是十分可观的，同时，也将给水电厂设计和运行管理水平的提高带来新的动力 5。水电站经济运行研究43 水电站经济运行的任务及内容水电站经济运行主要是研究水电站科学管理的优化技术和调度决策。在保证电能生产的安全可靠、连续优质以及多目标综合利用的要求下，合理地、有效地、最大限度地利用水能。它应用系统工程的理论和方法，以电子计算机为主要运算手段，研究电力系统中水电站的运行方式，最终达到研究系统整体最优的目的 2。水电站在电力系统中的最优运行方式，按照工作周期长短的不同，通常划分为三种方式，即长期运行方式、短期运行方式和厂内
15、运行方式。每种方式有其独立性同时又互有一定的联系。在理论研究和分析水电站在电力系统中的运行方式时，认为全厂动力特性是按各动力设备运行工况最优化而得出的。在此基础上，明确长期经济运行方式，可以说是“先厂内，次短期，后长期”的关系。在实际制定各种经济运行方式的方案，并用以指导管理决策时，则是“先长期，次短期，后厂内”的顺序。长期运行方式、短期运行方式和厂内运行方式三者互相依从和制约，构成科学的整体关系。如图 3-1 所示：图 3-1 水电站经济运行运行方式水电站厂内经济运行的基本任务是研究水电站在总负荷给定条件下其厂内工作机组最优台数、组合及启停次序的确定，机组间负荷的最优分配，即厂内最优运行方式
16、制定和实现的有关问题，实际上也是研究其日内逐小时及瞬时经济运行问题。水电站的出力、流量和水头平衡；机组间负荷的合理分配方案；最优的运转机组数和机组的起动、停机计划；机组的合理调节程序和电能生产的质量控制。它包含两个优化问题：空间最优化和时间最优化问题。所谓空间最优化，即是指对于某一发电水电站经济运行研究5任务合理地选择机组台数、台号，并在此组合中实行机组之间的最优负荷分配；而时间最优化则是在空间最优化的基础上，不仅考虑时段内的优化，同时计及时段之间由于负荷的变化可能产生的机组的开停对整个优化的影响。机组组合的变化会带来附加的耗水和其它以水当量计算的消耗。因此，时间最优化是一个计算优化周期内的最
17、优，是全局的最优 6。中小型水电站通常以定负荷或定流量两种方式运行。所谓定负荷运行方式，即电力系统在供电相对紧张和富裕这两种极端情况下，由电管部门向电站下达发电指标，电站按该指标运行；定流量运行方式就是电力系统对电站没有具体的负荷要求，该电站根据自己的水量调度需要，自主发电。本文按定负荷运行方式分别讨论空间和时间这两个最优化问题的解决方法。水电站经济运行运行的基本原则是：在确保水电站水库大坝及其水工建筑物安全的前提下，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，使电站综合效益尽可能最大；当大坝及其水工建筑物的安全满足供电、上游与下游防洪及其它用水发生矛盾时，应当首先考虑大坝及其水
18、工建筑物的安全；当供电的可靠性与经济性发生矛盾时，应当满足供电可靠性的要求。水电站的经济运行必须符合上述原则，否则安全运行保证不了，经济运行工作也就失去了意义。水电站经济运行研究64 水电站经济运行运行基本内容及实施4.1 水库优化调度及水情自动化系统水电站在电力系统中的最优运行方式，首先从满足电力系统长期负荷增长的需要出发，把长周期(年)可以获得的一次能源，通过发电计划调度手段安排给短期各阶段支配使用。水电站的水库调度是重新分配有限的一次水电能源的中心环节，水电站水情自动化系统是实施水库优化调度方案的基本技术手段。水电站长期经济运行的基本内容是:以水电站水库优化调度为核心，并进行电力系统的长
19、期电力电量平衡；安排设备检修计划；确定电源备用方式；同时包括预报和分析入库径流，洪水控制，水电站水库群优化调度等内容。水情自动化系统应用通信、遥测和计算机技术，完成江河和水库区流域内降雨量，水位、流量、含沙量、水质等参数的实时信息采集和数据处理，以实现防洪、泄洪、给水、发电等优化调度，提高防洪能力和水资源利用的程度。既是一种先进的水情信息实时采集处理系统，也是一项现代化的非工程性的防洪措施。水情自动化系统主要包括遥测站、中继站、中心站和通信网络四部分。分布在坝区、库区和流域范围内的各遥测站，利用检测设备传感器对雨量、水位、流量、含沙量、水质等水文信息进行采集，由编码器进行数据处理、编码，成为数
20、字信号信源，提供给数据发射设备，经信道编码和调制成为带通信号，利用发射机送入信道，向中继站或中心站发送；中继站通过路径选择使各测站信息数据经可能的不同路径通信网络传输至中心站；中心站利用接收设备手动或自动巡回接收来自中继站或遥测站的带通信号，解调成码元信号，经校码核查无误后山译码器还原成信息数据送入计算机，计算机进行预处理，并经预报模型及其参数率定，实时校正模型，完成以下功能:入库水情预报，水库优化调度，水库泄洪调度，泄水闸门控制，资料数据库记录与查询，短期水文预报等。通信信道或通信网络包括收发信设备和通道两部分。收发信设备指遥测站、中继站和中心站的收发机。通道指站间信息数据传输介质，分为有线
21、和无线两类通道。有线通道主要有公用通信网(电话网)和输电线路载波通信。无线通道主要有微波、流星余迹、超短波(VHF，UHF)、短波、散射通信、通信卫星平台 VAST、公用无线网“依计划” 、测雨雷达等。通信方式有应答(智能应答)式、自报式、自报应答式(混合式)等，可定时或随时传送信息瞬时脉动值或平均值，并有存储、显示、报表打印功能。4.2 水、火电日负荷分配及电网调度自动化系统水电站经济运行研究7由长期运行方式确定的短期各阶段可支配使用的一次能源，具体在短期内如何逐时使用，是通过在水、火电站间划分负荷的方式，将各电厂逐时的运行状态确定下来的。划分各电厂在日负荷图上的工作位置是短期经济运行的中心
22、环节。电网调度自动化系统是实施水、火电日负荷分配的基本技术手段。水、火电厂短期经济运行研究的基本内容是:电力系统的日电力电量平衡；水、火电厂有功负荷和无功负荷的合理分配；负荷预测；电网潮流和调频、调压方式分析；备用容量的确定和合理接入方法；水电站水库的日调节和上游水位变动、下游非恒定流对最优运行方式的影响等分析与处理。电网调度自动化系统是以电子计算机为核心的电力系统信息实时采集、传送、处理的能量调度管理和控制系统。基本功能可概括为五方面:运行监视、安全分析、经济调度、自动控制和能量管理。运行监视实时采集和显示电力系统的特征参数和信号，直接提供给调度人员，同时将信息输入计算机作为原始数据。主要包
23、括:反映电能质量的系统各中枢节点的电压、频率等参数:反映系统安全经济运行所需的线路的有功、无功潮流、用电负荷、发电功率、电量、功角等参数；反映网络结构及状态的断路器、隔离开关位置信号，继电保护动作信号等。这些参数数据和信号是识别电力系统的实时状态(正常、警戒、紧急、恢复或崩溃)的必备信息。安全分析在运行监视的基础上，为了“防患于未然” ，对电力系统实时状态及预测的未来状态，进行预防性分析和判断，并确定有关阶段实时状态保持系统安全运行的校正、调节和控制对策及其实施步骤，供调度人员作出决策，也可由闭环控制系统完成实时控制。经济调度电力系统正常运行状态下，系统负荷总是不被控制的，然而在同一负荷条件下
24、，可以有多种不同的发电供电方案，都能满足电能质量和安全可靠要求。经济调度就是指在确保安全可靠和电能质量的前提下，寻求一种最优的发电出力分配方案，以合理利用一次能源，减少能耗:寻求最优的送电方案，以使电能供输损失(网损)最小。实时经济调度有时也称自动发电控制，主要包括在线短期电力负荷预测，最优发电出力分配和自动调频，电压及无功自动调整，机组开停机计划，经济调度控制等功能，以期获取巨大节能经济效益。水电站经济运行研究8自动控制在安全分析和经济调度的基础上，对电力系统运行状态作出判断，提供控制决策并发调整控制令；正常运行状态下主要有自动发电控制、经济调度控制、自动电压控制等功能。对于要求有更高判断力
25、的异常运行及事故状态的控制，当前尚未达到计算机实时在线控制的程度，仅由计算机提供决策方案，须经调度人员核实确认后才发控制令执行。能量管理将电力系统调度管理扩展到电源(新能源)和负荷协调领域。例如新能源(太阳能、风能、生物能、燃料电池)和小水电入网补偿，抽水蓄能补偿，地区电力补偿，高峰负荷错位，综合压缩调整负荷曲线，负荷转移等功能。电网调度自动化系统采用分层分级管理方式，通常为三级(或四级)体制。第三级为地区调度中心，收集辖区所属各发电厂、变电站和线路参数，一般只管理变电站设备和用户设备的运行。第二级为省(或几省)调度中心，对若干有联系的地区的整体运行情况进行管理，主要是地区间的协调运行问题，因
26、此要采集为协调所需的参数。除由地调中心(第下级)选送外，可利用通道从地区间联络线、枢纽变电站和关键性大电厂直送运行参数。第一级为国家调度中心总局，对全国联合电力系统进行调度管理。4.3 厂内机组间负荷分配及计算机实时控制系统水电站的日负荷确定之后，在厂内机组间进行负荷分配，将与动力设备特性及其运行工况直接相联系。这要求很高的实时性，以及对于不断变动的电网和电站机组运行工况参数与信号的监测、数据采集与处理、电能质量控制及调整等进行有效的监控。厂内经济运行研究的基本内容是:电厂及其动力设备的动力特性和动力指标；机组间负荷合理分配；最优的运行机组数和机组起动、停用计划；机组的合理调节程序等。计算机实
27、时控制系统是实施厂内经济运行的重要技术手段。水电站计算机实时控制系统是以电子计算机为中心的对水电生产过程进行运行监控和管理的系统，是水电站综合自动化系统的重要组成部分之一，其基本功能可概括为安全监视和实时数据测量，功率和电能质量调节(有功一频率调节及无功一电压调节)，机组状态及运行方式转换控制，断路器、刀闸、主阀和进水口闸门操作控制，网调通信等。水电站经济运行研究95 水电站经济运行运行实例分析东北地区某流域地处高寒山区、冬季漫长、寒冷、干燥；夏季短暂、炎热、多雨。该水库总库容 59.2 亿 m3，兴利库容 29.4 亿 m3。正常高水位 413 m，死水位 380 m，年消落水位 400 m
28、。电站装机容量 150 万 kW，多年平均发电量 19.2 亿 kWh。搞好该水电站水库调度工作，对于东北地区经济和社会的发展将起到巨大的推动作用。5.1 水库调度的基本规律5.1.1 水库调度的基本原理水文现象的基本特点是：在时程变化上存在着周期性与随机性的对立统一；在流域上存在着相似性与特殊性的对立统一。这是水库调度的基本依据。周期性规律是编制水库调度图、制定长期运行计划、进行水库水位控制的依据；随机性规律是水库发电预泄、拦蓄洪尾及灵活调度的依据；相似性和特殊性规律是进行水库间补偿调度的依据。水库调度的基本原理是：周期性循环，随机性波动，流域性补偿。简称“循环波动补偿”原理。5.1.2 水
29、库调度的特点周期性和随机性并存。水库来水量是水库调度的“原材料” ，来水量的周期性和随机性特点必然决定了水库调度具有周期性和随机性的特点。控制水位和灵活调度并存。来水量的周期性和随机性特点必然决定了水库调度的两种主要方法：控制水位和灵活调度。灵活调度包括预报调度、拦尾调度等。常规调度和补偿调度并存。常规调度在来水平稳时使用，在特丰和特枯时，就要采用补偿调度。丰水时，我库多发电，他库蓄水；枯水时，他库多发电，我库蓄水。可控制性和不可控制性并存。水库建成以后，出流可以控制，但入流不能控制。自然的、社会的一些因素可以控制，另一些因素就不能控制（比如人类活动、乱砍滥伐、水土流失等） 。不可控制性的存在
30、加大了水库调度的风险性。利用预报和考虑误差并存。目前，水文气象中长期、短期预报精度有很大的提高，但不可能达到 100%，水库调度要考虑预报误差，并留有余地。安全度汛和经济运行并存。安全度汛是水库调度的前提，经济运行是充分利用水电站经济运行研究10水资源，使水库发挥最大综合利用效益的重要手段。这两方面是有矛盾的，如何处理好两者的关系，就得在水库调度上下功夫。风险和效益并存。水库调度存在着一定的风险，但同时又存在着巨大的效益。风险和效益密不可分，水库调度就是要做好减少风险、增加效益的工作。5.1.3 水库调度的方法和方式根据“循环波动补偿”原理，结合水库调度的特点，可以得到 3 种主要的调度方法：
31、水位控制、灵活调度和补偿调度。综合运用这 3 种方法，就得到不同的水库调度方式：水位控制方式、经济运行方式、优化调度方式。水位控制方式是目前单库比较普遍的一种调度方式，主要考虑了水文现象的周期性规律；在水位控制方式基础上加入经济运行的内容，既考虑安全，又考虑效益，就是单库的经济运行方式，既考虑了水文现象的周期性规律，又考虑了水文现象的随机性规律；在单库经济运行的基础上考虑河流上下游或整个电网水库群的经济运行就是优化调度方式，既考虑了水文现象的周期性、随机性规律，又考虑了流域性补偿，是水库调度的发展方向。5.2 某水电站水位控制方式该水库是不完全多年调节水库，400413m 之间的库容为年调节库
32、容，一般一个水文年完成一个空满空的运行周期；380400 m 之间的库容为多年调节库容，只有在特枯水年或连续枯水年才能动用，并注意不要过快消落至死水位，同时应积极蓄水，尽快恢复水库正常运行。5.2.1 控制水位及水位控制方式控制水位有两层含义：一是指水库调度设计中确定的水库特征水位。如正常高水位、死水位、汛期限制水位、年消落水位以及各种频率洪水的最高水位等。这些水位是水库调度的主要依据。二是指实际调度运行中，在设计特征水位的基础上，进一步细化，根据来水预报、调度经验制定出不同季节、不同月份直至各旬旬初水库应达到的水位。按照不同时期的控制水位进行水库调度运行的方式称为水位控制方式。目前，该水电站
33、的水位控制方式是：从蓄水期开始（4 月 1 日） ，水位从 400 m 逐步上升至 5月下旬到 405 m，而后下降至 7 月 1 日的 403 m，又缓慢上升至汛末（10 月 1 日）的413 m；供水期水位缓慢下降，到供水期末降到 400 m，完成一个年调节周期。某水库自运行以来，1986（空）1989（满）1995（空）2003（满）2005（空）2008 年（满） ，完成了两个半多年调节周期。水电站经济运行研究115.2.2 水位控制方式分析目前的水位控制方式，由于主要考虑了水文现象的周期性规律，随机性规律考虑得少，存在着以下 3 大问题：丰水期弃水损失较大。丰水期初虽然预留了很大防洪
34、库容，但在洪水到来时，由于来水量大或未能及时增大发电量，仍然造成或增大了弃水损失。汛末水库蓄满率低。由于丰水期初预留了很大防洪库容，在来水少的年份，或调度不合理的年份，汛末蓄不满水库，蓄满率很低。平水期、枯水期低水位运行。平水期和枯水期未能及时减少发电量，致使水库持续低水位运行，造成巨大损失。电量损失：该水库水头降低 1 m，耗水率增加 0.03 m3/(kWh)。经计算，近 10 年共损失电量 1.6 亿 kWh。电力损失：该水库水头降低 1 m，单机出力降低 0.4 万 kW，全厂出力降低 2 万 kW。这种损失是无形而巨大的，不像开闸弃水那样容易引起关注。综合利用损失：由于水库蓄水量少，
35、影响了航运、旅游、养殖、灌溉等综合利用效益。5.3 水电站经济运行运行方式根据水库调度的需要，在两汛（春汛、夏汛）的基础上再划分出三期（丰水期、平水期、枯水期） 。把 78 月作为丰水期；46 月和 9 月作为平水期；10 月次年3 月作为枯水期。在动力系统安全可靠供电的条件下，水电站运行获得最大经济效果的工作，水电站经济运行运行，与此相应的水电站运行方式，水电站经济运行运行方式(或最优运行方式)。经济运行方式是：平水期、枯水期水位抬高；丰水期初水位不变；考虑到防洪安全，尽量避免或减少弃水损失，丰水期内水位抬高要比较谨慎；供水期末水位不低于年消落水位 400 m 水电站经济运行运行方式按照工作
36、周期长短的不同，通常划分为三种方式，即长期运行方式、短期运行方式和厂内运行方式。每种方式有其独立性但同时又互有一定的联系。5.3.1 长期运行方式通常指工作周期为一年的运行方式。水电站水库具有年或多年调节性能，库容系数多在 2%一 30%或以上。当库容系数较小时，只能进行不完全年调节，又称为季调节；当库容系数在 30%一 50%或以上时，调节性能很好，能够进行多年调节。5.3.2 短期运行方式通常指工作周期为 1 日，即 2h4 的运行方式。水电站日调节所需库容不大，库容水电站经济运行研究12系数远小于 1%，年和多年调节水库均可同时进行日调节。工作周期为一周，即 7 日的运行方式，也是一种短
37、期运行方式，称为周调节，是将周末休息日低负荷时的多余径流调济到工作日负荷上升时使用。由于我国当前广泛实行各工矿企业的休息日(厂休日)错开安排的轮休制度，所以基本上不存在周调节方式。5.3.3 厂内运行方式通常指厂一内各台动力设备逐小时的运行工况最优化。它与动力设备的性能以及电网和动力设备的运行工况参数的实时检测和控制手段直接相联系。在理论研究和分析水电站在电力系统中的运行方式时，总是把一个个电源(水电站、火电厂)看成一个个单元，认为全厂特性是按各动力设备运行工况最优化而实测得出的，短期的平均特性又是按经济运行方式实测的参数平均值。在此基础上最后明确长期经济运行方式。可以说是“先厂内，次短期，后
38、长期”的关系。在实际制定各种经济运行方式的方案，并用以指导管理决策时，则是“先长期，次短期，后厂内”的顺序。即制定长期优化方式，把水电站规定的有限输入能源分配给短期各时段；进而制定短期优化方式；把由长期优化方式所确定的短期可用的能源，用负荷分配和逐时段运行状态的形式划分给各电源；最后根据短期优化方式所确定的各电站负荷(日负荷图)，各电站分别组织厂内各台动力设备的优化运行。从水位控制方式到经济运行方式是调度理念和调度意识的转变。在调度人员的思想中，始终考虑的一个问题就是：现在是搞经济运行，一定要千方百计，挖掘潜力，堵塞漏洞。这样经济运行工作就会开展得更好。从蓄水期开始（4 月 1 日） ，水位从
39、 400 m 逐步上升至春汛期末（5 月 21 日）的409 m；而后下降至丰水期初（7 月 1 日）的 403 m；再缓慢上升到丰水期中（8 月 20日）的 413 m；丰水期末（9 月 1 日）达到 416.5 m；汛末（10 月 1 日）维持在416.5 m；供水期水位缓慢下降，年底（1 月 1 日）408.5 m；到供水期末（4 月 1 日）降到 400 m，完成一个运行周期。经济运行方式，避免或减少弃水、降低耗水率增加发电和水库多蓄水发电三项效益合计，年平均增加发电量 5 490 万 kWh，占多年平均发电量的 2.86%，10 年就可以增加发电量 5.49 亿 kWh，另外，增加的
40、综合利用效益也是不可估量的。水电站经济运行研究136 结束语水电站厂内经济运行既需机组空间上对各机组优化分配负荷,还需要机组间上保证各机组运行稳定,避免频繁开停机。把握利用大系统分解协调理论把水电站厂内经济运行的优化问题进行分级,并对第一级中的优化问题分解为若干个“子问题”,从而达到降维的目的。这样可以加快计算速度,减少对内存的占用。由于大系统分解协调算法将一个优化问题分解为若干子问题协调求解,使计算的结果可能为满意解,而不是最优解。经济运行方式，是对目前水位控制方式的修改和完善，不管是丰水年、平水年、枯水年，都能使水电站科学、合理地运行。进可攻，退可守，是一个比较理想的水电站运行方式。经济运
41、行方式，需要在实际工作中继续探索和完善，并逐步向优化调度方式迈进。水电站经济运行研究14参考文献1张敬军.基于遗传算法的刘家峡水电站厂内经济运行：硕士学位论文.西安：西安交通大学，2002.2张勇水电站经济运行运行原理.第二版.北京：中国水力水电出版社，1998.22263沈磊.采用标准耗水率指标推进水电厂经济运行.水力发电，1997，(11)：45464王定一，伍永刚.水电厂用计算机实现自动发电控制的经济效益.水力发电，1994，(1)：17495张雪源，王蔚然，沈学东.关于水电厂经济运行的研究.东北电力技术，1999，(1)：36386袁世斌.水电站厂内安全与经济运行研究及其实现：硕士学位论文.湖北：华中科技大学，2004
