張濤

基于大數(shù)據(jù)的安康水電廠水庫精準(zhǔn)調(diào)度探究

張濤

（國網(wǎng)陜西省電力公司安康水力發(fā)電廠 陜西安康 725000）

本文以國網(wǎng)陜西省電力公司安康水力發(fā)電廠為例，在基于大數(shù)據(jù)前提下，對水庫調(diào)度方式由傳統(tǒng)經(jīng)驗型向大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)型轉(zhuǎn)變進行探究。

大數(shù)據(jù)；水電廠；水庫調(diào)度

引言

安康水庫位于漢江上游，是一座以發(fā)電為主，兼顧防洪、航運等綜合利用的大型水利樞紐。安康水電站總裝機85.25MW設(shè)計年發(fā)電量28.57億kWh，保證出175MW，是漢江上游調(diào)節(jié)能力最強，裝機最大的電站，也是陜西電網(wǎng)重要的調(diào)峰、調(diào)頻及事故備用主力電廠。自投產(chǎn)安康水電廠累計完成發(fā)電量519.12億kWh，是國網(wǎng)陜西省電力公司最大的利潤支撐之一。安康水電廠通過水庫科學(xué)精準(zhǔn)調(diào)度、提高運維水平、提高管理水平等途徑，努力提高發(fā)電量，爭取來水總量一定條件下，實現(xiàn)發(fā)電增量最大化。

1 安康水庫現(xiàn)狀分析

1.1 安康水庫調(diào)度現(xiàn)狀

目前安康水電站已實現(xiàn)了水庫調(diào)度、大壩安全監(jiān)測、機組監(jiān)控自動化和工業(yè)電視監(jiān)控四大系統(tǒng)。自投產(chǎn)安康水電廠不斷健全和完善水庫調(diào)度制度和方案，完成了《安康水電廠水庫調(diào)度規(guī)程》、《安康水庫汛限水位動態(tài)研究方案》等一大批水庫調(diào)度科研項目，理論水平列西北前茅。20多年安康水電廠積累豐富的水庫調(diào)度經(jīng)驗，調(diào)度反應(yīng)時間大大縮短，調(diào)度決策能及時順暢的得到傳達和執(zhí)行，保證了汛限水位動態(tài)控制的可靠性。為實現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)度奠定了基礎(chǔ)。

1.2 漢江流域降雨及水文特性

安康以上漢江流域處于副熱帶季風(fēng)區(qū)，雨年降雨量在800～1000mm之間。7～9三個月的降雨量占全年50%左右，主汛期明顯。漢江安康水庫壩址以上洪水特別頻繁、陡漲陡落，同流域的地理條件以及形成洪水的暴雨移動方向密切相關(guān)。漢江上游的暴雨具有強度大、分布集中和籠罩面積廣等特點，流域雨水情復(fù)雜，常遇降雨能夠形成稀遇洪水。漢江上游流域大中小型水電站愈建愈多，改變了安康水庫原有的產(chǎn)匯流條件，影響了安康水庫的入庫洪水預(yù)報精準(zhǔn)率，經(jīng)常是中小雨預(yù)報偏大，大雨預(yù)報偏小，且無規(guī)律可循。

1.3 當(dāng)前水庫調(diào)度面臨的困難

1.3.1 電站防洪任務(wù)繁重

安康水庫除了滿足自身發(fā)電、防汛安全外，還要兼顧下游安康城區(qū)、沿江城鎮(zhèn)及襄渝鐵路線安全。按照襄渝鐵路設(shè)計要求，電站遇到百年一遇洪水時，水庫最高水位不超過330m。安康水庫防汛能力有限，汛期庫水位倍受各方關(guān)注，要求嚴格。

1.3.2 流域內(nèi)水利工程增多，水庫調(diào)度難度加大

目前，漢江上游有中小型水庫460座，且漢江干流形成了梯級水庫，洪水預(yù)測難度加大，造成安康水庫洪水預(yù)見期縮短，對水庫聯(lián)合調(diào)度帶來一定困難。

1.3.3 綜合用水主體要求不斷增多

除保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，承擔(dān)調(diào)頻調(diào)峰、備用任務(wù)外，長江委要求保障航運流量等等要求工程，都給水庫科學(xué)調(diào)度增加了難度。國家“南水北調(diào)”工程供水后，瀛湖庫區(qū)漂浮物打撈和維持漢江生態(tài)基流面臨新的考驗。

2 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的安康水電廠水庫精準(zhǔn)調(diào)度

2.1 大數(shù)據(jù)水庫精準(zhǔn)調(diào)度簡介

大數(shù)據(jù)必須依托于云計算實現(xiàn)。云計算技術(shù)將計算分布在一定范圍之中，是由許多不同計算機組成的資源池中進行的。極大地提高計算能力、存儲空間和信息交換能力。

水庫科學(xué)精準(zhǔn)調(diào)度可以提高水電站經(jīng)濟效益，實現(xiàn)防洪安全，電網(wǎng)穩(wěn)定和環(huán)保生態(tài)等社會效益的重要保障。水庫調(diào)度問題是一個高度非線性的數(shù)學(xué)規(guī)劃問題，其解空間變得極其龐大且無規(guī)則，給水庫調(diào)度計算帶了巨大障礙。

通過大數(shù)據(jù)技術(shù)，為水庫調(diào)度提供大量數(shù)據(jù)存儲、計算、管理和分析，組建一個完整的水電站調(diào)度大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)水庫的科學(xué)精準(zhǔn)調(diào)度。

2.2 建立調(diào)度數(shù)學(xué)模型

通過大數(shù)據(jù)平臺將氣象信息等一系列信息予以融合，建立水庫調(diào)度大數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)水庫調(diào)度從經(jīng)驗調(diào)度到科學(xué)調(diào)度、精準(zhǔn)調(diào)度的轉(zhuǎn)變。通過大數(shù)據(jù)平臺將漢江上游梯級電站、氣象、水文和防汛等部門的信息匯總整合，分析發(fā)電以來單位位差發(fā)電量、平均洪峰流量延時等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，建立最佳的水庫調(diào)度信息數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建定性、定量的二維度數(shù)學(xué)調(diào)度模型，處理好防汛與發(fā)電的關(guān)系，為提高水能利用率提供調(diào)度決策依據(jù)。

2.3 進行機組實時耗水率監(jiān)測，提高水利用率

效率是水輪發(fā)電機運行的一項重要指標(biāo)，通過分析不同水流和工況條件下機組的效率和運行性能，能夠為確定水電廠經(jīng)濟運行的開機臺數(shù)和負荷優(yōu)化分配提供參考依據(jù)。通過水電站機組實時效率監(jiān)測系統(tǒng)，可以實時掌握機組運行效率，結(jié)合電網(wǎng)負荷需求和機組最低耗水工況，及時調(diào)整機組出力。建立集機組狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)、電網(wǎng)負荷變化、水庫水量和流域降水等信息于一體的大數(shù)據(jù)計算平臺，可以有效地降低機組耗水率，實現(xiàn)水庫調(diào)度精準(zhǔn)化。

2.4 建立信息實時會商機制

隨著水力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，由過去靠人工憑經(jīng)驗來調(diào)度而轉(zhuǎn)變?yōu)橐揽肯到y(tǒng)工程理論和專家輔助決策等現(xiàn)代技術(shù)。在水文測驗方面，由于傳感器設(shè)備日益廉價，現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集已經(jīng)可以做到實時和準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)的傳輸借助于網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星更加便捷。在通訊方面，電力系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)、廣電等眾多通信方式，為數(shù)據(jù)及時傳輸提供了有力保障。

主汛期漢江水情瞬息萬變，傳統(tǒng)水庫調(diào)度基本依靠依賴于電網(wǎng)調(diào)度命令，造成水資源的巨大浪費。水庫調(diào)度信息來源眾多，不利于水庫的精準(zhǔn)調(diào)度。在電網(wǎng)調(diào)度層面，需要通過陜西省公司調(diào)度中心來獲取電網(wǎng)負荷需求和電網(wǎng)負荷變化情況；在防汛度汛層面，需要與安康市政府溝通，以掌握水庫上下游防汛信息和要求；在水文氣象信息層面，則需要同當(dāng)?shù)厮摹庀蟛块T進行合作，以獲取更全面信息加以分析和研判；在水庫實際運行層面，安康水電廠掌握著最直接、全面的信息。因此，可以通過大數(shù)據(jù)平臺，將眾多信息加以整合、匯總，進行全面分析。可以實時跟蹤最新水情和天氣變化情況，結(jié)合防汛要求和電網(wǎng)需求，及時調(diào)整機組運行方式，合理控制水庫水位，實現(xiàn)水庫精準(zhǔn)化調(diào)度。

3 結(jié)束語

通過大數(shù)據(jù)平臺，建立調(diào)度數(shù)學(xué)模型，進行機組實時耗水率監(jiān)測，建立信息實時會商機制，從降低水庫棄水率、降低機組耗水率以及提高信息匯總、分析水平三個方面入手，最大程度地提高水能利用率，實現(xiàn)水庫精準(zhǔn)調(diào)度。

[1]王元卓，靳小龍，程學(xué)旗，著.網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)：現(xiàn)狀與展望.計算機學(xué)報，2013.

[2]宋亞奇，周國亮，朱永利，著.智能電網(wǎng)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)現(xiàn)狀與挑戰(zhàn).電網(wǎng)技術(shù)，2013.

TV697.1

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1004-7344（2016）27-0132-01

2016-9-4

張濤（1974-），男，漢族，陜西安康人，工程師，本科，研究方向為電力經(jīng)濟。