大规模水电站群短期优化调度方法Ⅰ:总体概述

大规模、跨流域、跨省、跨区域已经成为我国水电调度的显著特征,并成为制约我国电网安全和经济运行的重大因素随之产生了很多新的复杂调度和运行难题,如巨型电站多振动区、跨省跨区调峰、调度运行中的复杂应用需求和应用系统中实用化求解方法问题等。本文结合工程实践经验,阐述了中国水电调度与运行管理面临的新问题和挑战,针对工程实际中出现的新问题,提出了求解大规模复杂水电站群短期优化调度的总体框架及其求解方法体系。所提出的方法已在背景电网中得到了实际应用,发挥了很好的作用。

三峡与清江梯级水电站群联合调度补偿效益分析

为解决5个串并联水电站的联合调度问题,采用相对比较的方法,在同一计算条件下,将系统分解为三峡梯级与清江梯级2个子系统,分别建立子系统数学模型;通过优化方法求解,得到未联合调度时的发电量;然后建立系统联合调度数学模型,分解协调模型将2个子系统联合优化,得到系统联合调度时的发电。经过对比分析,三峡梯级与清江梯级联合调度后年均可获得补偿电量18.29亿kW.h。

大型水电厂AGC调节策略研究

AGC机组调节比较频繁,如果仅考虑经济性而调用大量机组去响应并非特别大的随机负荷调整是不尽合理的,尤其是对机组台数众多的大型水电厂,不仅经济上得不偿失,而且会带来安全隐患。随着电力市场理论研究的深入和市场规则的完善,辅助服务市场将引入竞争逐步走向市场机制,电厂通过竞价方式确定是否承担AGC服务,这种承诺性交易使水电厂可预先采用合适的AGC调节策略,协调发电与AGC之间的关系,提高运行安全性和经济性。针对大型水电厂及电力市场下AGC调节问题,提出了动态分组轮换控制策略,既避免了机组频繁调整,也实现了负荷的经济分配,更适应大型水电厂的AGC运行。

巨型水电站厂内经济运行及效益分析

目前,水电站厂内经济运行的实际应用在中小型水电站上取得了较好的成效,而在巨型水电站上却缺乏深入的研究。以瀑布沟水电站(发电容量3 600 MW)为研究实例,根据巨型电站的实际生产运行情况,充分考虑了其所担负的电网调峰、调频的任务,增加了避免机组出力大面积转移的约束条件;以水电站耗水量最小为目标,建立了准实时优化分配的数学模型,采用改进的时间-空间动态规划算法进行求解。计算结果显示瀑布沟电厂日发电耗水率由2.652 m3/(kW×h)下至降2.585 m3/(k W×h);厂内经济运行可将经济效益提高近2.5%;平均计算耗时0.168 s。与采用遗传算法(genetic algorithm,GA)计算所得结果对比表明,该模型求解精度高,运算速度快,有较强工程实用价值,是一种提高巨型水电站水能利用率和发电效益的有效方法。

基于大系统解耦的水电站实时仿真模块化建模

针对大型水电站全范围仿真模型的特点,提出了基于大系统解耦的模块化仿真建模方法,将水电站全范围仿真模型分解为若干个能独立计算的子系统,并且每一个子系统又可划分为若干个标准的模块.采用这种方法开发水电站生产过程的仿真模型及仿真软件,较好地满足了水电站仿真培训系统的实时性要求、计算精度要求及仿真模型的移植、扩展及维护的方便性要求,并成功应用于一大型水电站仿真培训系统.

基于决策树的大小水电长期协调调度模型及应用

针对西南水电富集地区大小水电抢占输电通道外送电力的问题,构建了基于决策树的大中型水电与小水电长期协调调度模型,以水电总体可消纳电量最大为目标,以确定性逐次优化方法(POA)对历史长系列水文资料进行模拟调度,在此基础上采用决策树挖掘大小水电长期协调调度规则,在应用阶段,结合CFS降雨预报信息,预报大中型水电站径流和小水电发电能力,并作为决策树输入,以获得面临时段大中型水电站的决策出力。云南省德宏地区大规模大、小水电混合分区实例应用结果表明,该模型能够有效利用具有良好调节能力的大中型水电站协调大小水电运行,提高外送通道利用率,为电力调度部门提供了一种良好的大小水电长期协调调度方法。

巨型水电站厂内负荷准实时优化分配模型研究

目前,水电站厂内负荷准实时优化分配在中小型水电站得到了较好的应用,而在巨型水电站却缺乏深入研究。基于巨型水电站的实际生产运行情况,充分考虑其所担负的电网调峰、调频任务,增加了避免机组负荷大面积转移的约束条件;设计了巨型水电站厂内负荷准实时优化分配模块;采用改进动态规划算法,以水电站耗水量最小为目标,建立了巨型水电站厂内负荷准实时优化分配模型,并将该模型应用于四川省瀑布沟巨型水电站(3 600MW)。结果表明,通过厂内负荷准实时优化分配运行,电厂日发电耗水率由2.678m3/(kW·h)下至降2.599m3/(kW·h);厂内经济运行效益提高近3%;平均计算耗时0.102s。该结果为研究巨型水电站厂内负荷优化分配提供了可靠参数,其建模思路也可供类似巨型水电站借鉴和参考。

基于超短期来水预报的大规模水电站群发电计划调整策略

针对日前计划负荷和来水预测不确定性带来的水电站群超短期调度中水位难以达到预控目标的问题,提出了基于超短期来水预报的大规模水电站群发电计划调整策略。利用超短期负荷预测信息和径流预测信息,以调度期末理想水位偏差为指标对电站进行排序,生成电站集合,实时调整日前发电计划,滚动生成超短期发电计划。以我国云南澜沧江、金沙江、大盈江和李仙江干流上的22座水电站为例验证该方法的正确性,实例结果表明,该方法可充分利用超短期预报成果,实时调整发电计划,最小化调度偏差,满足超短期调度的时效性、实用性、经济性的要求,可为类似工程提供参考。

大中型水电站计算机监控系统改造设计探讨

介绍了中国大中型水电站计算机监控系统升级改造的现状、特点及发展趋势,重点剖析了监控系统升级改造的方案选择、技术重点、体系结构,以及工程实施中应注意的主要问题。结合李家峡水电站的特点,提出了监控系统的改造设计方案。

基于改进分解协调的大规模水电站群优化调度

以梯级总发电量最大为目标建立大规模水电站群发电优化调度模型,对长江流域17座大型骨干性水电站进行长期发电优化调度研究。针对大规模水电站群优化求解中存在的"维数灾"问题,提出改进大系统分解协调优化方法。该方法在综合大系统分解协调和离散微分动态规划优点的基础上,考虑随机生成可行初始解以缩短其生成时间,利用基于相对水头系数的协调因子实现水电站弃水状态的自动修正,提出自适应偏廊道技术以克服子系统寻优效率低下的问题。长江流域17库实例研究结果表明,相比较于传统优化方法,改进方法得到的梯级总发电量提高0.39%,优化时间缩短68.41%;显著缩短优化时间并提高优化效果,能有效解决大规模水电站群优化调度问题。

水电富集电网大规模电站群发电调度系统设计及关键技术

我国水电系统高速发展使得单一电网集中调度的水电站规模超过100座甚至200座,如此大规模水电系统调度亟需切实可行可用的应用系统支撑,以高效科学地完成电网日常发电调度分析和计划编制工作。以水电富集的云南电网为例,从工程实用性出发,通过系统性架构设计,采用时序数据库集群协同数据存储和管理技术、大规模发电调度约束条件分类批量处理技术、调度报表可视化定制技术,开发了水电富集电网大规模电站群发电调度系统,并于2016年4月在云南电网得到了成功应用(包含水电站150余座),自系统投运后,显著提高了发电调度结果的可行性和发电计划编制效率。

大水头变幅长引水系统水电站甩负荷导叶三段关闭规律

机组导叶折线关闭规律是控制水电站水力过渡过程调保参数的有效措施。大水头变幅水电站由于不同工况运行时,工作水头变化大,机组甩部分负荷产生的蜗壳最大压力可能比甩满负荷产生的蜗壳最大压力还要大,若沿用一段直线关闭规律,小开度关机则将产生更大的水锤压力,威胁系统安全。以工作水头变幅大的某长引水式水电站为例,开展了导叶关闭规律研究,明确了对于长引水系统水电站在不同初始开度下甩负荷时,可用三段折线关闭规律来保证转速上升率和水锤压力均满足要求。在“先快后慢”的关闭规律基础上再加入一段慢关,形成“快关-较慢关-慢关”的三段式关闭规律。该导叶关闭规律可为同类型工程导叶关闭规律优化提供借鉴。

大型水轮发电机组水导轴承综述

随着科学技术水平的进步,水轮发电机组单机容量也得到不断的突破,机组对电网的影响也在不断的放大,机组的安全、稳定、高效运行问题也越来越受到水电人的关注。作为限制水轮发电机组摆动幅度、承受水轮机主轴径向力并维持主轴轴线位置的水导轴承,其结构形式和工作情况与机组的运行状态息息相关。本文介绍了长江干流已投运700MW以上大型水轮发电机组的水导轴承结构,并对世界在建规模最大水电站--白鹤滩水电站两种机型水导轴承进行详细的阐述。

浅谈小浪底水电厂发电机定子单相接地保护

定子绕组的单相接地是发电机最常见的故障之一,为此,小浪底水力发电厂发电机定子单相接地保护采用了双频式保护,即用基波零序电压原理保护距机端约80%的定子绕组,而用3次谐波电压原理保护中性点附近的定子绕组。但经实践后证明,这种定子接地保护配置还不很完善,难以满足可靠性和灵敏性的要求,相信随着运行经验的积累和科学技术的发展,水力发电厂的定子接地保护会日臻完善。

800MW水轮发电机滑环系统优化改造及运行分析

滑环系统过热故障可能导致转子接地、极间短路、发电机失磁等故障,危及机组和电网的安全稳定运行。从滑环系统的载流密度、接触电阻、散热能力、布置形式、环境因素等方面,综合分析了滑环系统产生过热的原因,并提出了具体改造方案,并运用于实践。

大型地下洞室高边墙围岩固壁预应力锚固新技术研究

针对彭水水电站地下厂房薄层、陡倾角灰岩、夹软弱页岩自稳时间短、变形破坏机制不易被掌控等特点,系统地采用钢质楔头涨壳式预应力中空注浆锚杆新技术,及时加固浅层围岩;以钢垫板锚墩头替代混凝土锚墩头,简化施工工艺、保证工程质量、加快施工进度,使得围岩及时得以深层锚固,降低围岩卸荷变形的可能。新型锚固技术的综合应用,成功地解决了软弱页岩层的浅层和深层锚固问题,经济效益和社会效益显著,具有良好的应用推广价值。

大型水电站机组检修计划优化数字化模型构建及应用

以机组的发电效益最高和检修成本最低为目标,建立机组检修计划的优化模型;通过对机组检修工作的全面梳理和分析,充分考虑机组检修期间关键节点的控制和检修工期的优化,创新地设计了具有可推广性的大型水电站机组检修计划数字化模型,利用数字化模型指导实际检修工作,并应用蚁群算法求解所提模型。实例计算表明,所提方案可以安全高效地开展检修任务和实现检修进度的精准控制。

大型水电站机组圆筒阀安装工艺研究

阿海水电站圆筒阀是目前世界上已知最高的圆筒阀。结合阿海水电站圆筒阀安装,提出了大型水电机组圆筒阀一般安装工艺,较好地解决了当前大型水电站机电安装中筒阀安装的难点问题。

新疆冲乎尔大坝工程聚氨酯保温保湿方案设计

结合新疆冲乎尔水电站工程大坝表面保温保湿方案设计,论述了不同保温保湿材料和施工工艺的优缺点。并对喷涂聚氨酯方案,通过现场试验和理论计算,选定了技术经济优越的喷涂厚度。

大型水电厂WiFi认证系统的开发及应用

针对如何有效管理天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂WiFi用户问题,笔者提出采用Linux+Apache+Mysql+PHP设计开发一套基于MAC地址认证的无线网络管理系统,并对开发背景、设计思路、系统开发和应用效果进行了阐述。该认证系统有效地实现了对无线终端用户的管理,大大提高了天生桥一级水电开发有限责任公司水力发电厂的网络安全性,也适用于其他单位的无线网络管理,具有较好的推广应用价值。