第28卷第5期2010年5月水 电 能 源 科 学W ater Resour ces and P ow er V o l.28N o.5M a y.2010文章编号:1000 7709(2010)05 0163 03东北电网水库群发电调度风险分析段金长1宋雅坪2纪昌明3张验科3(1.国网电力科学研究院,江苏南京210003; 2.东北电网有限公司调度通信中心,辽宁沈阳110006;3.华北电力大学可再生能源学院,北京102206)摘要:针对水库调度风险分析一直为水库调度理论研究的重点及难点之一,借助东北电网水调自动化项目及多年水库调度运行经验,结合风险分析的基础理论,采用蒙特卡罗法研究了发电调度风险分析,选取一系列风险指标建立了发电调度风险分析模型,并开发了相应风险分析软件。

通过在东北电网水库调度自动化系统的应用,证明了该模型计算结果的合理性,为发电调度风险分析提供了一种合理可行的途径,也给调度管理人员提供了决策支持。

关键词:风险分析;风险指标;水库调度风险分析模型;发电调度风险分析;东北电网中图分类号:T V697.1+1文献标志码:A收稿日期:2009 12 09,修回日期:2010 01 08作者简介:段金长(1983 ),男,助理工程师,研究方向为电网水库调度风险分析、风险管理及软件开,E mail:duan832@1 问题的提出我国水库调度风险分析研究起步较晚,目前取得的研究成果不多,还很难在实际中应用并提供科学具体的调度指导,还有许多关键问题亟需解决,也需不断深化理论研究。

而水库发电调度方案制作过程中一般难以考虑水库调度过程存在的不确定性因素,因此很难掌握调度方案所带来的不确定性。

黄强等[1]针对水库调度风险问题,着重探讨了定量风险分析方法中的概率与数理统计分析法、随机模拟分析法、马尔柯夫过程分析法和模糊数学分析法,并引入了不同的风险决策方法;傅湘等[2]以三峡水库为研究对象,采用系统分析方法建立了水库汛期限制水位的风险分析模型,以帮助决策者做出符合科学原则的风险决策;李学贵等[3]根据三峡工程防洪调度任务、方式及历史来水来沙情况统计,讨论了控制防洪限制水位的影响因素,提出了三峡水库防洪限制水位的动态控制方式,并分析了动态控制方式所产生的发电、航运效益及可能导致的水库泥沙淤积和防洪安全风险;陆黎等[4]针对市场环境下综合考虑电价和来水等不确定性因素的优化调度,建立了考虑电价和来水等不确定性因素的风险约束水电站长期优化调度模型,据此模型发电商可方便地在预期的目标收益和风险之间进行权衡,达到以较小风险获得较大收益的目的。

为在追求效益最大化的同时使其风险也是可承受的,本文以东北电网水库调度为例,引入一种实用的风险分析方法,通过对确定的运行方案进行风险分析,选取一系列风险指标评价调度方案的风险,使调度运行人员对采用方案的风险有所把握和控制。

2 风险评价模型2.1 风险评价指标水库调度过程中的不确定因素众多,本文重点考虑入库来水,将其他不确定性归于调度方案综合考虑。

通过分析调度方案和入库来水,使水电站按某种方案仿真运行,统计仿真结果后采用风险评价指标评价水电站在指定调度期内按指定方案运行的风险。

目前,水库调度风险分析还处于理论探讨阶段,东北电网水库调度风险分析综合考虑东北电网调度实际及调度过程中重点关注的指标,提出风险指标如下。

(1)电站弃水风险(R 1)。

评价水电站发生弃水的风险,即调度方案调度期内水电站发生弃水的概率(F R 1)及弃水量(q )的乘积:R 1=F R 1q(1)(2)出力不足风险(R 2)。

是评价调度期内水电站发电出力能力的指标之一,即调度方案运行过程中出现电站出力不能满足电网对该水电站出力需求的概率(F R2):R2=F R2=m2/n(2)(3)电量不足风险(R3)。

为评价水电站发电能力的指标,即调度方案最终实发电量不能满足电网对该水电站电量需求的概率(F R3):R3=F R3=m3/n(3)(4)出力受阻风险(R4)。

为评价调度期内水电站发电出力能力的指标之一,即在电网负荷高峰期,由于水库水位和入库来水等原因水电站出力不能达到电站额定出力的概率(F R4):R4=F R4=m4/n(4)(5)调峰不足风险(R5)。

为评价调度期内水电站发电出力能力的指标之一,即在电网负荷高峰期,水电站出力不能满足电网高峰负荷的概率(F R5):R5=F R5=m5/n(5)(6)汛前水位风险(R6)。

为评价水电站水位控制能力的指标,即调度期内汛前控制水位不能达标的概率(F R6):R6=F R6=m6/n(6)(7)汛末水位风险(R7)。

为评价水电站水位控制能力的指标,即在调度期内汛末控制水位不能达标的概率,一般体现为汛末不能蓄满的概率(F R7):R7=F R7=m7/n(7)(8)灌溉不足风险(R8)。

为评价水电站灌溉能力的指标,即在调度期内水电站灌溉要求不能满足的概率(F R8):R8=F R8=m8/n(8)式(2)~(8)中,m2,m3, ,m8为破坏次数;n为仿真次数。

2.2 模型研究方式发电调度包括长期、中期和短期,根据预报入库的特性,采用蒙特卡罗方法按以下两种方式进行发电调度风险分析研究。

(1)方式1。

根据预报入库及预报误差。

发电调度需预报入库才能进行方案制作,所以根据预报入库的不确定性进行风险分析研究,既合理又有价值。

宜采用此方法的主要是水库历史入库资料不长及预报结果相对准确的水电站。

模型流程图见图1。

(2)方式2。

利用历史同期长序列入库。

宜采用此法的主要是具有历史资料足够长的水库。

目前中长期水文预报精度有限,这种处理方法为中长期发电调度风险分析提供了新途径。

模型流程图见图2。

图1 模拟计算风险模型流程图Fig.1 Flo w c har t o f c o mput a t ion mo de l图2 长序列操作风险统计模型流程图Fig.2 Flow c hart o f risk s t at is t ics mode l fo rlo ng se rie s o per at io n2.3 模型软件开发基于上述风险评价指标系统及风险分析理论,利用VC++语言开发了发电调度风险分析软件。

软件的业务及功能流程图如图3所示,软件模型功能计算流程图如图4所示,东北电网水库调度风险分析软件主界面如图5所示。

图3 风险分析软件业务及功能流程图Fig.3 Flo w c hart of busine s s a nd f unc t io n f o rrisk a na ly sis s of t w ar e图4 发电调度风险分析软件模型功能计算流程图Fig.4 Flo w c har t of f unc t io n f o r so f t w are mo de l 2.4 实例以白山水电站2010年的年度长期发电方案(表1)的分析结果为例进行分析。

方案、!采用∀164∀水 电 能 源 科 学 2010年图5 东北电网水库调度风险分析软件主界面图Fig.5 Ma in int e rf ac e diag ra m o f risk ana ly s is f or No rt he as t Grid r es e rv oir o per at io n表1 白山水电站2010年长期发电方案Ta b.1 Lo ng t e rm g e ne ra t io n s che me f o r Baisha nHy dr opo w er S t at io n in 2010月份入库来水/(m 3∀s -1)出力/M W 方案 方案!方案#13720390203238203902033811679016743221671671675351203203203625516741516775232633832638448415240463916224090168108216790167117016790167124416790167控制电站出力运行方式;方案#采用控制水库水位的调度图运行方式。

对三个方案进行风险计算,结果见表2。

由表可看出,方案 为最优方案。

表2 三方案风险计算结果T ab.2 Risk a na ly sis re s ult s fo r t hr ee sc he me s方案期末水位/m 发电效益/(104kW ∀h)发电耗水率/(m 3∀(kW ∀h)-1)弃水风险/104m 3401.48188185.88 3.880!407.21175860.77 3.765561.13#401.82186418.133.88724.323 结语a.东北电网水库群发电调度风险分析包括中长期和短期发电调度风险分析,白山水电站的风险分析结果验证了该风险分析模型及软件的可行性。

b.风险分析软件为水库调度方案的评价提供了科学依据,解决了实际调度过程中无法分析调度风险的问题,为水库发电的科学经济安全运行提供了决策依据。

参考文献:[1] 黄强,苗隆德,王增发.水库调度中的风险分析及决策方法[J].西安理工大学学报,1999,15(4):6 10.[2] 傅湘,纪昌明.水库汛期调度的最大洪灾风险率研究[J].水电能源科学,1998,16(6):12 15.[3] 李学贵,袁杰,刘志武.三峡工程的防洪调度运用与风险分析[J].水电能源科学,2007,25(5):44 46.[4] 陆黎,蒋传文,刘涌.基于多随机变量风险约束的水电站长期优化调度[J ].水电能源科学,2007,25(4):123 125,112.Risk Analysis of Mu lti reservoir Generation Dispatch in Northeast Pow er G ridDU AN Jinchang 1 SONG Yaping 2 JI Changm ing 3 ZH ANG Yanke 3(1.State G rid Electr ic Pow er R esear ch Institute,N anjing 210003,China; 2.Po wer manag ement and Co mmunicatio nCent re,N o rth East China G rid Company L imited,Sheny ang 110006,China; 3.Renewable Energ ySo ur ces Institute,No rth China Elect ric P ow er U niver sity,Beijing 102206,China)Abstract:It is impo rtant and difficult to study risk analysis of reserv oir o per ation.A cco rding to r eser voir dispatch auto mation pro ject and o perat ion ex per ience in N or theast Gr id,M onte Car lo method is used to study r isk of generation dispatch w ith basic theory o f risk analysis.Risk index es ar e chosen to build r isk analysis mo del o f g ener atio n dispatch and the r isk analy sis so ftw are is develo ped.T he developed softw are is applied to reserv oir dispatch automation system in No rtheast Gr id,w hich pr oves the model is r easo nable.It pro vides a feasible approach for risk analy sis o f generation dis patch as w ell as decisio n suppo rt fo r dispatch operato r.Key words:risk analysis;r isk indexes;r isk analy sis mo del o f r eser vo ir o perat ion;r isk analysis of generation dis patch;N or theast G rid∀165∀第28卷第5期 段金长等:东北电网水库群发电调度风险分析。