资水梯级电厂群优化调度系统可行性探讨

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1、益阳地区资水流域电站群优化调度系统可行性探讨（初稿）摘要：通过对资水流域梯级水电站群优化调度的多重影响因素进行深入分 析，明确益阳地区建设资水流域优化调度系统的必要性和可行性。建设资水优化 调度系统可及时获取水电厂的实时水雨情，在做好每个水电厂水库调度的基础 上，充分利用各水库来水的时、空差异，充分发挥各电站间的梯级补偿、库容重 复利用、上下游联合调整等等流域优化调度功能，并根据电网实际情况，协调完 成防洪、通航、灌溉、供水等综合利用任务，最大限度发挥水电厂的发电效益和 其它动态效益。关键词：梯级水电站群 优化调度系统 水情自动测报系统水库优化调度1引言资水是洞庭湖四大水系之一，流域南北长而东

2、西窄，地势西南高而东北低， 河流自西南蜿蜒流向东北，全长653km，流域面积28038km2,流经邵阳市区、新 邵、新化、安化（东坪）、桃江、益阳市、至甘溪港后进入洞庭湖尾闾。资水以新邵小庙头以上为上游，小庙头至马迹塘为中游，马迹塘以下为下游。 上游为山区盆地，中游为峡谷盆地，有筱溪及柘溪两大峡谷，两峡谷之间为新化 盆地，下游河谷开阔，两岸多近代冲积台地和丘陵。流域地处亚热带湿润季风气候区，气候温暖、湿润、雨量充沛，四季分明、 严寒期短，无霜期长，56月为梅雨季节，天气沉闷湿度大，78月在西太平 洋副热带高压控制下，极端最高气温达39.5r左右，秋季极地气团势力增强， 天气晴朗少雨，冬季受蒙古

3、高压所控制多出现东北风，入春后赤道低压北移，低 纬海洋暖湿气流增强，由东南越南岭向北移，与极地气团相遇，是形成汛期暴雨 洪水的主要原因。资水进入益阳地区布有：柘溪、东坪、株溪口、马迹塘、白竹 洲、修山6个110千伏及以上水电站与湖南电网并网，形成梯级水电站群。详细情况见下表:资水流域电站一览表电站装机容量（万千瓦）并网电压等级所属公司晒谷滩4.2110KV私人企业筱溪13.5110KV省经投浪石滩3.6110KV联诚公司柘溪104220KV省公司东坪7.96110KV五凌公司株溪口7.4110KV五凌公司金塘冲22220KV大唐华银马迹塘5.55110KV五凌公司白竹洲4.5110KV新华水利

4、修山6.5110KV广水公司史家洲4.5110KV地方企业合计183.71电站装机容量（万千瓦）并网电压等级所属公司柘溪104220KV省公司东坪7.96110KV五凌公司株溪口7.4110KV五凌公司马迹塘5.55110KV五凌公司白竹洲4.5110KV新华水利修山6.5110KV广水公司2资水流域优化调度系统的必要性和可行性2.1必要性在梯级水电站群的优化调度方面有1个容易被忽视的误区，那就是认为只要 做好水情的预报,制定出水库优化调度方案并实施,就能达到水电站群优化运行 的目的。但绝大部分时间内的水库调度都是“通过调电来调水”，而“调电”则 涉及多重影响因素，如果不综合考虑电网的安全约束

5、、电力电量需求、电站生产 设备的检修等条件，仅依据水情预报计算出的优化调度方案就会脱离实际而无法 执行或者执行得面目全非。因此，对梯级水电站群优化调度相关的多重影响因素 进行综合研究十分必要。资水流域的水电站对整个湖南电网安全、优质、经济运行起着非常重要的作 用，其流域装机容量仅次于沅水。资水流域电站大部分从娄邵和益阳地区并入主 网，为湘中电网发挥了有功和无功的支撑作用。同时干流上已经形成梯级开发规 模，但各梯级电站分属不同发电公司，均各自为政，信息不能共享，水能得不到 充分利用，没有发挥联调效益，建立资水流域优化调度系统无论是在电网安全方 面还是经济效益方面都尤为迫切。柘溪水电站是益阳地区资

6、水流域的龙头站，东坪紧接其后。要保证东坪电厂 正常发电的水位差，则需根据来水情况将上游水位蓄高。但由于两个电厂的所处 位置相对紧凑，当东坪上游水位超过98.5m时，也就是柘厂下流的警戒水位，将 影响柘厂正常发电。东坪、株溪口、马迹塘、白竹洲、修山水电站日发电情况均 受龙头电站的影响，日发电计划并不能真正实现，调度无法执行日发电计划。通 过发电水量来平衡各库水位，往往是牵一发而动全身，只要其中1个水库的水位 控制目标发生变化,势必造成整个梯级运行方式相应发生变化。柘溪和东坪电厂 调节性能相对较弱，实际是“卡脖子”的中间环节，东坪电厂和下游几个电厂发 电情况受到制约，很难保证发电量，且易造成弃水。

7、资域优化调度是水库调度更高、更深层次的开发，但功能必须依托于水调自 动化提供平台支持，而目前资水流域部分水电厂（如筱溪、柘溪、东坪、株溪口、 马迹塘电站）虽已建设了水情自动测报系统，为水电厂的防洪及发电发挥了一定 的作用，但是由于水情测报系统的建设受当时技术条件的限制，仅考虑本站范围 的需要，没有考虑联网的需求。益阳电网目前尚无水调自动化系统。水库调度方 法单一，主要还是大范围的“手工作坊”。信息传递主要靠人工电话。缺乏必要 的水文预报工具及有关分析计算软件，没有科学的理论和先进的计算手段，只能 依靠经验人为进行分析判断，不能充分发挥水电厂及水库的作用。目前，电网在调度运行和自动化方面已跃上了

8、新的台阶，而相应的水调自动 化及流域优化调度却远未达到电网调度自动化和调度精益化的要求。各水电厂与 地调、省调信息的传递，主要是通过电话和邮件方式，大多数仍沿袭手工填写表 格的形式进行接收和处理，自动化水平很低，远不能适应公司现代化管理的需要。在益阳地区建设资水流域优化调度系统的目的是为了及时获取流域水电厂 的实时水雨情，在做好每个水电厂水库调度的基础上,充分利用各水库来水的时、 空差异，充分发挥各电站间的梯级补偿、库容重复利用、上下游联合调整等等流 域优化调度功能，并根据电网实际情况，协调完成防洪、通航、灌溉、供水等综 合利用任务，最大限度发挥水电厂的发电效益和其它动态效益。2.2 可行性目

9、前，湖南省调已建成水调自动化系统，已接入20个电厂分中心，并运行 多年，有成熟的技术方案和系统运行经验。并在2009年完成了沅水流域优化调 度课题研究，通过对流域优化调度模型及算法的研究，实现了沅水流域各电站长、 中、短期发电计划的相互协调，发挥各不同调节性能电站在水量与水头上的相互 补偿，在2009年的水库调度运行中成效显著；永州和怀化分别开展了地调水调 自动化系统建设，项目已投入试运行，即将验收进入实用化。以上两大系统的成 功开发和运行，为地调水调自动化系统和流域梯级优化调度工作在湖南其他地区 的推广提供了成功的借鉴。为水库群优化调度在其他流域实现打下了坚实的基 础。从水库优化调度方面来讲

10、，国际及国内已开展了大量的研究和应用，并取得 了一定成果。流域优化调度系统开发采用当前最新的硬件技术和软件技术，全面 遵循了当前最新国际标准，并已经得到实践检验。资水流域优化调度工作的开展是贯彻国家清洁能源充分利用、节能减排的政 策要求，是电网公司发展的重要途径，更是沿流域各电站的迫切需要。资水流域 优化调度系统建设思想成熟、技术先进，完全是可行的。3. 资水流域优化调度系统的初步设想.3.1系统总体结构资水流域优化调度系统主要分为两部分，一部分是建设地区水调自动化系 统，以益阳地调为中心站（有条件可增加邵阳、娄底中心站）各水电厂分别作为 分中心站，通过广域网和PSTN拨号将各分中心站与地调中

11、心站相连，构成系统网 络。同时通过地调调度数据网与省调水调自动化系统交换信息，另外水调中心站 通过地调局域网直接相连于地调SCADA/EMS、MIS。另一部分是在省地一体的水调自动化系统上开发流域优化调度的高级应用 功能，实现资水流域各电站长、中、短期及实时发电计划的相互协调，以达到资 水流域水电站群的优化调度。3.2系统总体功能系统需满足下列总体功能要求：以现代先进的计算机及通信技术，及时准确地获取各水库流域、其相关水系 的水文、气象和水库运行信息，根据各水库水情预报及各电站的运行特性，运用 补偿调度的常规模型和发电量最大模型制定水库调度方案，对水库运行进行水务 综合管理。保证各水电站及其相

12、关流域安全渡汛、水资源的充分利用，保证电网 安全、优质、经济运行，提高水电效益。系统建成后满足：（1）在地调中心站范围内达到省调水调自动化实用化验收标准；（2）提高流域优化调度及地调水库调度管理水平；（3）系统验收时具有国内领先水平。4. 地调中心站的总体要求和功能4.1系统范围资水流域优化调度系统原则上是要接入资水流域所有地调及省调调度电厂 （总装机容量5MW及以上水电站），可采用分期分布建设，第I期考虑建设益阳 地调中心站，接入晒谷滩、筱溪、浪石滩、柘溪东坪、株溪口、马迹塘和修山等 电站，共计8个。在省调和地调端共同开发流域优化调度高级应用。4.2地调中心站系统的总体要求系统设计应遵循安全

13、、可靠、开放、实用、可扩展的原则，在硬件配置上应 考虑到计算机技术的发展，同时也要从使用的角度出发，使其经济、实用且维护 方便。系统所有的软件应采用模块化的设计思想，建立在统一而完整的数据库平 台上，通过数据库接口软件和用户接口软件在统一的图形界面和用户浏览器窗口 下可进行集中的数据库管理，实现各种计算及应用、统计分析和管理功能。系统 软件及支撑软件应采用商业化软件。4.3系统结构地调中心站系统应基于开放性结构（OSI），以满足系统的维护、扩容和升级等 方面的要求。地调中心站系统采用交换式局域网结构，构成功能分布的开放系统。能使用 户今后方便地对系统进行软硬件的扩充及升级。对数据库服务器采用计

14、算机集群 系统，以提高系统的可靠性。系统可采用基于客户机/服务器（C/S）和浏览器/ 服务器（B/S）的模式的组合。Web服务器宜采用多层结构。所有人机工作站应支 持各种功能的操作界面。中心服务器采用双机集群配置，采用两台相同配置的服务 器，构成集群系统，完全实现故障切换。4.4系统功能4.4.1数据采集处理功能1）数据采集数据采集实现对系统各种来源、不同类型的数据进行在线实时采集，根据不 同的应用需求对采集到的数据进行合理性校验，并将处理后的数据写入系统数据 库或在网络上进行发布，是一个长期在线运行的系统。数据采集系统应实现如下 功能：可以自动采集本流域内遥测站数据。数据采集采用多线程工作模

15、式，某一线程发生故障不影响其它线程的采 集。采集模块化设计，支持多信道采集和多种RTU通信协议，支持扩展信道 和协议。支持遥测站进行数据招测、校时、远程修改遥测站工作参数。 运行参数在线配置，具备集成化监视界面，可以查看信道状况以及原始 来报码、遥测站当前来数实时信息、遥测站历史数据以及运行参数配置 等。2）各种数据及信息的处理（包括报警、画面刷新、更新数据库、计算等） 数据通信及交换、信息共享功能数据处理主要负责对实时数据进行各种分析，将无序（时标）的数据经过连续性、范围控制等正确性分析，按时间积分、平均等方法将时间上无序的实时数 据计算成指定时间间隔的数据，依据应用要求进行自动加工处理后保存到数据库 中应包括实时数据处理和常规数据处理两方面内容。数据及信息的处理应实现如 下功能： 实现实时水位到实时流量的转换。 实现雨量站当日累计降雨的自动计算。实现数据库过期数据的自动清除。实现实时水情数据到历史水情数据的自动整编。实现实时发电数据到历史发电数据的自动整编。实现水务数据的自动整编。实现对数据特征值的自动统计和计算。实现对整编数据来源的明确标示。4.4.2安全监控报警