水电厂的水库调度运行分析

摘要:改善水库调度，补偿或缓解下游河流生态和环境的负面影响是我国构建人与河流和谐发展的重要研究内容。本文从水电工程对河流生态环境的不利影响、水电厂水库优化调度的目标和原则，描述电力市场的趋势，分析了水电厂水库调度运行情况，探讨水库调度运行的方法。

关键词: 电力市场；发电厂；调度分析；调度运行；可持续发展

水库的调度运行主要是指围绕发电、防洪、灌溉、供水及排沙等，根据水库的主要开发任务分配水资源，在满足安全、综合利用需求的基础上，以谋求项目经济利益最大化为目的的控制运用水库的技术管理方法。传统的水库调度运行，很少考虑河流生态系统和水环境保护方面的调度，致使很多水库在运行过程中对下游生态产生不良影响。因此，如果改善水库调度，补偿或缓解下游河流生态和环境的负面影响，考虑基于生态环境的水库调度运行方式，对于保障河流生态系统的健康发展，实现工程经济效益、社会效益与环境效益，对国家水资源的有效保护和可持续利用具有十分重要的意义。

1我国电力市场概况

随着电力市场的建立，会引起电力系统中各环节发生相应的变化，即发电、供电、用电的产、供、销问题，形成各发电公司独立发电上网；电网公司负责发电计划、电力传送和网间交易，从中收取过网费用；供电公司从网中购电、向用户售电的三个相互独立的环节。各电厂电力市场交易模式包括：现货交易、实时交易、辅助服务交易和期货交易。电力市场中，电力交易必须在保证电网安全的前提下进行。同时，电厂作为市场竞争的主体，在投资、发电等方面给必须具有自主决策的权利，在给定市场条件下，有权以利润最大化为目标，自主决定何时发电和发多少电。电网作为经营方，在符合国家经济政策下只能通过制定电厂竞价上网，运用经济杠杆来引导发电厂商的有序竞争。

2水电厂水库优化调度的目标和原则

2.1实现水资源的可持续利用，促进人与自然和谐发展

生态环境是关系到人类生存和发展的基本自然条件，保护和改善生态环境，是保障社会、经济可持续发展和水资源良性循环的基础。而水作为生态环境的控制性因素，是人类生存和发展不可替代的资源，是基础性的自然资源和战略性的经济资源，是经济和社会可持续发展的基础。要实现水资源的可持续利用，促进人与自然和谐发展，就必须统筹发电与生态环境保护，在满足河流生态环境保护要求的基础上，充分发挥水电厂的发电效益，使水电厂对河流生态环境造成的不利影响控制在其可承受的范围内，从开发与环境保护并重的角度出发，优化工程调度运行以保护区间生态环境是非常必要的。

2.2以河流的生态需水为基础

河流生态需水是水库进行生态调度的重要依据，水库下泄水量，包括泄流时间、泄流量、泄流历时等应根据下游河道生态需水要求进行泄放。为了保护某个特定的生态目标，合理的生态用水比例应处在生态需水比例的阈值区间内。

2.3维持下游水生态及库区水环境稳定

水库的调度运用对生态与环境造成的不利影响不可忽视。在现有的调度方式中，为维持下游水生态及库区水环境稳定，可根据各水库的实际情况，通过下泄合理的生态基流，运用适当的调度方式控制水体富营养化、控制水体理化性状与水华爆发、控制河口咸潮入侵等，以达到减少或消除对水库下游生态和库区水环境不利影响的目的。

2.4维持水生生态系统稳定

水电厂水库形成后，其可能会有利于部分水生生物繁衍生息，但从普遍的情况看来，由于大坝阻隔、水库低温水下泄等原因，其还有可能导致库区原有的急流生境萎缩或消失，极不利于大坝下游水生动物的产卵、繁殖等。因此，在现有的调度方式中，为维持水生生态系统稳定，可根据各水库的实际情况，采取人造洪峰调度方式、根据水生生物的生活繁衍习性灵活调度、控制低温水下泄、控制下泄水体气体过度饱和等，以达到减小和消除对水库下游水生生态系统不利影响的目的。

2.5考虑泥沙调控问题

水电厂水库形成后，库区泥沙淤泥和坝下游河床冲刷的调整，及山体带来的系列问题，是水库形成后无法避免的个自然现象。因此，水电厂的水库优化调度，须结合水库的综合利用、目的和水库本身的具体情况，做好水库的泥沙调度，即可通过调整泄流方式及控制下泄流量、调整出库水流的含沙量和流量过程、减少常规调节情况出库水流对下游河道冲刷范围并延缓其进程，以减小不利影响。

2.6以守住河流健康生命为最终目标

水库生态调度既要在定程度上满足人类社会经济发展的需求，同时也要考虑满足河流生命得以维持和延续的需要，其最终目标是维护河流健康生命，实现人与河流的和谐发展。

3水电厂的水库调度运行情况分析

3.1水库调度运行分析

电力是一种特殊的商品，其产、供、销必须同时进行，基本上是瞬时平衡。根据水力发电厂由于其机组启闭灵活、从开机到并网发电投入的时间快等特点，有权以利润最大化为目标，自主决定何时发电和发多少电。因此在电力市场条件下，供电公司将各水力发电厂水库运行主要调度运行分为日计划运行方式、给定日负荷运行方式和实时运行调度。

3.2日计划运行方式

电厂发电量受到水库入库来水量的限制，对于有调节能力的水库，虽然可对天然入库来水流量进行时空调节，但由于水库入库来水的随机性，特别是对长期入库来水预报的不精确性，从经济运行角度考虑，不能随意安排电厂在时空上的发电。如前期发电耗用水多了，但后期来水跟不上时就会产生水库长时间在低水头下运行，不利于水能利用的提高；但前期发电耗水少时，就会提高水库后期的弃水风险，同样不利于提高水量的利用率。因此，结合的中长期调度运行计划常采用的方法是反映入库来水随机性的优化调度方法，按调度图进行调度的常规调度方法。根据长期调度运行计划制定出的日末水位和次日的径流预报，可确定出次日可用水量。其中，水库中长期调度计划可实现根据来水预报进一步和变化了的调度信息不断向前滚动的调度计算过程。这样，可根据水库自身的特性和制定的次日发电计划，按安全经济调度原则安排各电厂发电，促使发电厂努力降低发电成本已获得较大的利润和竞争能力，从而达到最终降低电力价格的目的。

3.3给定日负荷运行方式

在满足水库综合利用要求和给定负荷条件下，形成如何使发电耗用的水能最小及厂间负荷优化分配问题。从完全优化的角度加以考虑问题，给定日负荷运行方式是研究计算速度比快、结果可以预见的、符合实际生产的负荷分配方法，如根据可用机组台数和约束条件，预先制定出符合优化准则的厂内经济运行中机组负荷分配方案，可根据梯级电站间水力相互联系情况和水库的调节性能、可用机组情况，预先制定出符合优伟准则的厂间负荷分配预案，对于给定梯级电站某一负荷，可根据预案直接优化分配到梯级各水电厂，分到各厂的负荷在采用厂内经济运行的机组负荷分配预案分配到各机组。

3.4实时调度

系统次日负荷预计与电网实际负荷总存在一定的偏差，同时，系统线路也存在一些不确定性因素。因此，为保证电网安全，必然产生电力实时交易。一是根据实时水雨情信息、电站工况信息、水库综合利用需求信息，结合水库中长期调度计划，不断生成符合电厂发电自身利益的发电计划；二是根据电网分配给电厂的实施负荷信息不断的调整原负荷安排。

4 结语

电力市场实施是一项政策性很强的、非常复杂的系统工程，它涉及到国家目前正在执行的许多政策和各方面的利益，牵动着电力系统的各个环节，对发电控制、潮流控制等电网技术提出新的要求。水电厂的优化调度运行，充分考虑了水库下游河段生态环境保护的要求，以促进人与自然和谐发展为目标，采用了系列优化调度运行措施，促进了生态保护措施的落实和完善，才能最终形成较为完备的河流生态健康调控体系，促进水利水电开发与生态保护的双赢，实现国家水资源的可持续发展战略。

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