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1、水库调度基本知识介绍 姓名 王冉旋单位 国电新疆吉林台水电开发有限公司2013年10月20日 交流提纲 一 水文学二 水情自动测报系统三 水库调度四 水库调度基本计算五 发电计划与洪水预报六 梯级电站联合调度方案研究 一 水文学 1 水文学基本概念水文学 就是研究地球水圈的存在与运动的科学 主要研究地球上水的形成 循环 时空分布 化学和物理性质以及水与环境的相互关系 为人类防治水旱灾害 合理开发利用和保护水资源 不断改善人类生存和发展的环境条件提供科学依据 它包括海洋水文学 水文气象学 陆地水文学 应用水文学 应用水文学 运用水文学及有关学科的理论和方法 研究解决各种实际水文问题的途径和方法
2、为水利 电力 灌 一 水文学 溉 供排水 环境保护等工程建设提供水文数据 工程水文学就是应用水文学的一个分支 目的 掌握河流的来水规律 根据生产实际需要做出水文预报 为水库的防洪调度和发电调度提供准确的依据 另外 就是在不断积累水文数据的基础上进行水文分析计算 定期 一般是5 8年 对前一阶段的水文计算成果进行复核和修改 根据情况 必要时对工程进行改造 一 水文学 2 径流调节自然条件下 由于河川径流形成因素的不同 其水量丰 枯不均 与人类对它的要求不适应 因此需要采取人工措施 如修水库 对河川径流在时间上进行重新分配 人为地增加或减少某一时期 某一地区的水量 以适应防洪发电等的需要 这种对天
3、然径流采取人工控制的措施称为径流调节 调节周期 水库从空到蓄满又放空一次所需的时间 按照调节周期分 径流调节分为 日调节 周调节 年调节 多年调节四类 一 水文学 日调节 调节周期为1天 它只能对一天内的径流进行重新分配 解决一天内径流与用水变化的矛盾 周调节 调节周期为1周 一般是将一周假日内多余的水量存蓄起来 用水工作日发电 年调节 调节周期为1年 就是把一年内不均匀的径流进行合理调节以满足发电 灌溉用水要求 多年调节 当河流天然径流在年际间变化较大时 而用电和用水则在若干年内的各年变化不是太大 这样就出现在丰水年时水用不完 枯水年时水不够用 为解决这个问题须 一 水文学 建更大的水库把丰
4、水年多余的水量蓄起来 补充枯水年水量之不足 这就是多年调节 一般把在调节周期内不发生弃水的调节称为完全调节 将有弃水的称为不完全调节 再调节 反调节 在进行日调节时 下游流量水位发生剧烈变化 影响灌溉 航运 为了解决这个问题 就是在下游再建一个水库 对发电放水进行再调节 反调节 以均匀下泄或是按照灌溉 航运要求下泄 下游水库称为上一级水库的反调节水库 交流提纲 一 水文学二 水情自动测报系统三 水库调度四 水库调度基本计算五 发电计划与洪水预报六 梯级电站联合调度方案研究 二 水情自动测报系统 1 水情测报系统组成水情测报系统系统构成为 以遥测站构成的遥测子系统 其与中心站的连接采用卫星和GS
5、M组网信道 以计算机局域网及计算机系统构成的中心站子系统 每个遥测站由传感器 数据采集系统 通信单元 电源系统组成 遥测站自动完成采集功能 将数据通过北斗卫星 GSM混合信道自动发往中心站 中心站接收遥测站所采集的数据并进行收集 处理 存储 管理 2 中心站功能中心站具备数据收集 处理 存储 管理等功能 并能及时做出洪水预报以指导调度的合理运行 中心站前置机 指通信服务器 与数据库服务器每天24小时不间断工作 随时接收各遥测站发来的水情 二 水情自动测报系统 数据 对接收的水情数据进行分析处理以及存储 中心站系统平台能提供各种丰富的图表信息供用户使用 并需要按用户要求实现水务计算 对各站的水位
6、越限具有告警信息显示 具备Web浏览服务 发布相关调度信息功能 同时具备实时洪水预报与中长期预报 发电计划制作与分析等水调高级应用功能 3 遥测站功能及特点遥测站采用 无人值守 委托看管 定期巡查 的运行管理模式进行管理 水文测站包括雨量站 水位站 气温站 泥沙站等基本站点 能够自动实时采集水位 雨量 温度 蓄电池组的实时电压值等数据 并能定时自动地通过通信设备将数据发给中心站 实时采集的数据变化量 H 超过设定的阈值 阈值可根据 二 水情自动测报系统 实际情况调整 时 能立即自动将当前水位值等水情数据发给中心站 在遥测站现场可人工设置 H T等参数 中心站可异地遥控更改 H T等参数 遥测站
7、具有固态存贮器 可存贮1 2年的数据 数据发送完毕后具有掉电功能 以节约电能 具有丰富的自检信息功能 定时向中心站报告 遥测站的各种设备结构简单 性能可靠及低功耗 并有防潮湿 无雨衰 防雷电 抗干扰 抗暴风等措施 所有遥测站都能够在无人值守的条件下长期连续正常工作 遥测站数据采集处理器采用模块化设计 结构简单 维护方便 具有良好的多功能扩展配置能力 包括通信方式和接入设备 二 水情自动测报系统 4 遥测设备集成根据水情遥测站功能要求 各遥测站设备主要由通信设备 传感器 遥测控制设备 电源设备 安装配件等组成 主要设备组成如下图所示 二 水情自动测报系统 交流提纲 一 水文学二 水情自动测报系统
8、三 水库调度四 水库调度基本计算五 发电计划与洪水预报六 梯级电站联合调度方案研究 三 水库调度 1 水库调度的概念一个水库可以有不同的运用方式 因而会带来不同的效益 特别是综合利用的水库 在防洪与兴利方面总是有矛盾的 各兴利部门之间在用水上也有矛盾 要处理好这些矛盾 提高水库的综合效益 就要有科学的运用办法 这个办法就叫水库调度 水库调度也称水库控制运用 是指在水库来水和用水变动的情况下 根据径流的特性和水库的任务要求 有目的 有计划地统筹安排水库蓄水 发电 灌溉 供水 拦洪与泄洪 发挥水库防洪 发电等综合效益的一种技术措施 简单来说 水库调度就是不断处理和解决来水与用水 各用水部门之间的矛
9、盾 使每一立方水发挥最大的作用 通常将水库调度分为防洪调度和兴利调度两部分 三 水库调度 2 水库调度的种类根据水库调度工作的特点 一般可以分为洪水调度和电力 兴利 调度 洪水调度 在确保工程安全的前提下 对调洪和兴利的库容进行合理安排 充分发挥水库的综合利用效益 发电调度 主要是利用水库的蓄水调节能力 重新分配河流的天然来水 使之符合电力系统的发电用水要求和下游农业灌溉用水需求 3 水库调度的基本任务水库调度的基本任务有如下三项 一是确保水库大坝安全 并承担水库上 下游的防洪任务 二是保证满足电力系统的正常用电和其他有关部门的正常用水要求 三是在保证各用水部门正常用水的基础上力争尽可能充分利
10、用河流水能多发电 使电力系统供电更经济 三 水库调度 4 水库调度的基本原则水库调度必须遵循的基本原则是 在确保水电站水库大坝工程安全的前提下 分清发电与防洪及其他综合利用任务之间的主次关系 统一调度 使水库综合效益尽可能最大 当大坝工程安全与满足供电 防洪及其他用水要求有矛盾时 应首先满足大坝工程安全要求 当供电的可靠性与经济性有矛盾时 应首先满足可靠性的要求 5 水库调度的目的和意义水电站水库调度的目的是根据规划设计的意图和规定 结合实际情况 充分利用库容 调节水源 在满足工程安全的前提下 妥善处理蓄泄关系 充分发挥水利资源的综合利用效益 既能使水库更好地为国民经济服务 又能正确解决防洪与
11、兴利之间的矛盾 切实做到有计划地充蓄和消落 有目的地拦蓄与泄放 充分利用水库库容 确保水库安全 经济地运行 6 水库合理调度的方法实现水库合理调度的方法主要分为常规调度和优化调度两种 常规调度是借助于常规调度图进行水库调度 而常规调度图则是根据实测的径流时历特性资料计算和绘制的一组调度线及由这些调度线和水库特征水位划分的若干调度区组成的 它是水库调度工作的原则和依据 它以月份为横坐标 以库水位为纵坐标 包含防弃水线 上调度线 下调度线等几条指示线划分出的正常工作区 防弃水区 加大出力区 降低出力区等指示区的曲线图 如下图吉林台电站水库运行方式图 三 水库调度 三 水库调度 三 水库调度 正常工
12、作区正常工作区是上下调度线之间的部分 也称之为保证出力区当水库水位处在该区时 电站应按保证出力正常工作 承担系统调峰 调频和部分事故备用任务 防弃水区防弃水区是防弃水线以上至正常蓄水位之间的部分 当水库水位处于该区时 应尽量多发电使水库水位尽快回落到防弃水线以下 防止可能发生的集中弃水 加大出力区 三 水库调度 加大出力区是上调度线至防弃水线之间的部分 当水库水位处在该区时 电站出力可在正常出力的基础上加大10 20 以便水资源得到更加有效的利用 降低出力区降低出力区是指下调度线以下至死水位之间的部分 当水库水位处在该区时 水库的正常运行将受到一定的影响 一般情况下 水库汛期限制水位按不同时期
13、的防弃水线控制 当水库运行在防洪区由汛期限制水位控制 考虑水库防洪要求 汛期水库水位控制在汛期限制水位以下运行 以利于水库安全度汛 三 水库调度 优化调度是借助于优化方法寻求水库最优运行方式的一种调度方法 它能够更有效地利用水库的调蓄能力 获得更大的经济效益 最大限度提高水资源利用率 效益最大化和耗水率最小成为水电站优化调度的目标 合理安排发电厂的机组在不同时刻的出力 降低运行成本 已成为各发电厂目前必须重视的课题 水库优化调度的基本内容是 根据入流过程 通过最优化方法 寻求最好的调度方案 即按这种方案蓄泄 可以使防洪 灌溉 发电 航运等各部门所构成的总体不利影响在容许的范围内 整个计算周期总
14、的效益最大 或在效益基本满足要求的情况下 使不利影响最小 三 水库调度 7 水库调度的工作内容编制年 季 月 旬 日发电量计划编制水库调度方案和汛期洪水调度方案水文气象预报日常工作 如每天 周 季 月 的报表 监视并收集上游雨情水情 机组运行工况 协调下游水管部门的用水 进行流域平均雨量的计算 水库水量平衡的计算 编制洪水预报和泄洪方案等对外联系 中调 水管部门 防洪办 上下游电站等 汛前 汛中 汛后检查 三 水库调度 汛后总结包括当年各个时期发生的一些大的事情或问题 存在问题的整改 仍存在的问题的整改计划 将预报与实况进行比较进行预报精度的统计分析 遥测系统畅通率及可用度统计分析 调度计划执
15、行情况 主要的经验教训 水库调度指标尤其是经济指标的资料整编以及当年的水库实测资料等 水库运行参数的复核当电厂投入运行后 随着时间的延续 原来据以规划 设计选择水电厂及其水库参数的一些基本资料 条件和任务等 将会发生 三 水库调度 这样那样的变化 上游建电站 人类活动 电力系统需求 农灌 自身设备等 这些变化直接影响到电站及水库的运行方式和效益 为了使运行调度方案 计划更符合实际情况 所以必须对电站 水库的一些参数进行复核和修正 8 水库的特征水位及相应库容水位 指水面在某一基准面以上的高度 死水位 水电厂在正常运行情况下 水库允许消落到的最低水位 我厂还设置有极限死水位 就是遇到特枯水年份允
16、许消落到的水位 其确定在引水口以上一定的高度 死水位对应的库容为死库容 死库容不起调节作用 三 水库调度 正常蓄水位 水库在正常运行情况下 为满足兴利的要求 在开始供水时蓄到的水位 该水位与死水位之间的库容为兴利库容 调节库容 运行设计要经过审核后才可以更改 一般不允许任意改动 防洪限制水位 水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位 也是水库在汛期的起调水位 防洪高水位 为了拦蓄下游防护对象的标准洪水时 坝前达到的最高水位 防洪高水位与防洪限制水位之间的库容为防洪库容 三 水库调度 设计洪水位 水库遇设计洪水在坝前达到的最高水位 该水位与防洪限制水位之间的库容为拦洪库容 校核洪水位 水库遇校核洪水在坝前达到的最高水位 该水位与防洪限制水位之间的库容为调洪库容 总库容 校核洪水位以下的全部库容 有效库容 校核洪水位与死水位之间的库容 三 水库调度 特征水位及相应库容示意图 交流提纲 一 水文学二 水情自动测报系统三 水库调度四 水库调度基本计算五 发电计划与洪水预报六 梯级电站联合调度方案研究 四 水库调度基本计算 1 水库基本计算原理 水库水量平衡水量平衡是自然界水分的最基本变化规律 也是我们
