模糊数学法
人工神经网络法 小波分析法
分形理论法
灰色系统方法
混沌理论方法
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3. 水电站长期优化调度
31ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
水电站长期优化调度 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。其中心内容和关键是水库调度。
1 机组快速升降负荷,特别在燃耗末期由于氙毒的变化, 将导致反应堆轴向功率偏差控制困难,易产生堆芯局部 热点,有造成堆芯烧毁的潜在风险;若频繁进行负荷跟 踪, 将产生大量的放射性废气、废液,对环境产生潜在 威胁,故核电机组需要持续不断地以额定出力工作，所 以在电力系统中总是承担基荷。
2 核电站的设备比较复杂、建设标准质量和安全措施 要求日益提高，因此核电站的单位千瓦造价比燃煤火 电站要高，但单位发电量所需的燃料费用则较低，因 此核电站的单位发电成本有可能比火电站低一些或差 不多，不易受到国际经济情势影响，发电成本较为稳 定。
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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 火电厂高温高压机组的技术最小出力约为额定出力 的75%，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。
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水电站优化调度基本概念
三、核电站的特点
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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任务、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。
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水电站优化调度基本概念
• 其中，r为水的单位重量，通常取9807N/m3 • 采用kw.h（度）为单位时，T小时内河段消耗水能为：
• E1-2=9.81H1-2QT(kw.h)
• 出力：电站发出的电力功率。
• 可用河川水流出力表示水能资源。
• 河流的水能资源蕴藏量计算：
• N1-2=E1-2/T=9.81QH1-2(kw)
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水电站优化调度基本概念
年来水趋势预测
历史代表年内分配
月流量滚动预测
日流量
年负荷
年电量、月电量 预计划
月电量滚动计划 (余留期)
日电量 预计划
收电费
月流量过程预测
丰枯电价
96点电价
水电站调度的工作流程
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2. 水电站径流预测
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水电径流预测
1.1 研究的目的
1
径流预测是水电厂防洪度汛的重要依据。
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水电站优化调度基本概念
4 一般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，移民安臵工作比较复杂。
• 水体所含机械能：
• 1.河川径流相对海平面（或某基准面）具有一定的势能。 • 2.径流有一定的流速，因此具有一定的动能。
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4
水电站优化调度基本概念
•取0-0为基准面，按伯努利方程，流经1－1断面至2－2断面的单位重
•量水体所消耗的水能为
2 2 p1 p2 α 1v1 α 2v2 e (z1 z2 ) γ 2g
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水电站优化调度基本概念
六、风力发电电站的特点 1 风能可以随大气循环再生，对人类及环境危害小， 建造费用相对较低。 2 风力不稳定，风力和风向时常改变，能量无法集中， 噪音较大。
3 风电土地不易获取。风机之间需保持一定的距离以 增加发电的效能，如所有土地均需购买，成本很高， 且土地的使用受许多法规限制困难重重。
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水库优化调度及应用
目录
1
水电站优化调度基本概念 水电站径流预测 水电站长期优化调度 水电站短期优化调度 水电站厂内经济运行
2
3
4
5
1. 水电站优化调度基本概念
3
水电站优化调度基本概念
• 水力发电的基本原理
• 水力发电是利用天然水能生产电能的水利部门。 • 将河段所蕴藏的分散的水能资源，集中起来，并尽量减少无益消 • 耗。引取集中了水能的水流去转动水轮发电机组，在机组转动的 过程中，将水能转变为电能。
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水电站优化调度基本概念
五、燃气轮机电站的特点 1 燃气轮机组及其设备占地小，基建工期短，不需大 量冷却水，单位千瓦投资较低。 2 油耗量较大，年运行费较高，发电成本高。 3 由启动至满负荷运行约需5～8分钟，当系统内缺乏 水电容量时，可以把燃气轮机组当作电力系统的短时 间调峰容量以及系统的事故备用容量。
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水电站长期运行调度
1.2 水电站长期运行调度具有如下特点：
①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。
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水电站长期运行调度
②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。
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水电站长期运行调度
水电站长期运行调度方法：
一、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臵进行调度，决策水库和水电站及其它综 合利用部门的工作。
2 α1v1 α2 v2 2 •其中，大气压强p1与p2近似相等，流速水头差值 也相对微 2g
•小，可忽略不计。
•于是，单位重量水体的水能
•可近似地用落差H1-2表示。
•
e1-2 = H1-2 =z1-z2
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水电站优化调度基本概念
• t秒内河段上消耗的水能为：
• E1-2=rQtH1-2=9807QtH1-2
水库水位在此区域内 时，水电站可以加大 出力工作，充分利用 水能资源
Z (m)
▽正常蓄水位
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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1~2min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。因此，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。故单位电能成本比火电厂低。
2
径流预测的准确性将直接影响水电厂丰、平、 枯期电量的安排和发电收益。 径流预测作为水电站优化调度的基础，其预报结果的准确 与否，将成为水电站的最优调度方式能否发挥作用的关键。
3
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国内外研究现状
国内外径流预测方法
物理成因方法
数理统计方法 时间序列法 马尔科夫链 集对分析法
智能水文预报方法
基于数值天气预报 的综合预报方法
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水电站优化调度基本概念
四、抽水蓄能电站的特点 1 机组开停灵便、迅速，从停机状态到满负荷运行仅 需1~2min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。因此， 水电站适宜担任系统的调峰、调频和事故备用等任务。 2 吸收系统负荷低谷时的多余电能进行抽水蓄能，使 火电核电机组不必降低处理或临时停机，保持高效率 下运行，达到单位电能煤耗最小。 3 抽水蓄能电站的综合效率为抽水工况和发电工况运 行时的综合效率的乘积，常为0.75左右。
•
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水能资源蕴藏量计算示例
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水电站优化调度基本概念
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8
水电站优化调度基本概念
水利电力系统中水电站及其水库优化课题或问 题可概括为：
在已知系统结构类型、水电站及其水库、系统 其它组成单元的功能、任务、参数、特性等原始依据 和各种信息及约束条件下，为满足国民经济各有关部 门和社会的要求，按前述运行调度基本原则，利用一 定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，即寻求系统和水电站及其水 库的最优运行调度方式、最优策略和最优决策。
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水电站长期运行调度
Z(m) A 2 D
正常蓄水位
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
2 E
1 C
1
B区：蓄水期出力保证区。
C区：加大出力区。 D区：供水期出力减小区。
死水位
E区：蓄水期出力减小区。
t(月)
水库基本调度图
1—上基本调度线 2—下基本调度线 36
水库调度图
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水电站优化调度基本概念
二、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，因此，机组从冷 状态启动到满负荷运行约需2~3h。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。
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； 开展其它有关各项工作； 开展水文气象预报。