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【摘要】介绍了目前国内对于梯级水电站优化调度问题的研究和实践现状，重点研究了优化调度模型的建立。
【关键词】梯级水电站；优化调度
1.引言
随着能源短缺的加剧和电力体制改革的不断深化，优先和大力发展水电是调整能源结构和实施可持续发展战略的必然选择。我国水能资源蕴藏量达6.94亿kW，是世界上水能资源总量最多的国家。但我国目前水能资源开发率仍然很低，水电资源在地域发展不平衡。为了提高水能利用率，达到有效利用水能的目的，对梯级水电站进行优化调度就显得十分必要。
梯级水电站的优化调度不仅可以提高发电效益，而且对电网的安全可靠运行、水库的综合利用都有重要意义。
从技术和经济角度，梯级水电站优化调度模型是急需解决的具有重要理论意义和应用前景的课题。
2.梯级水电站优化调度模型研究概况
梯级水电站是水利系统和电力系统的耦合，其运行需要在满足防洪、灌溉等要求的基础上发挥其在电力系统中的作用，故确定其运行方式是一项复杂的工作，需要先制定满足特定要求的优化准则，才能够衡量优化调度的效果。
梯级水电站优化调度的关键问题是建立优化调度模型。目前常见的梯级水电站短期优化调度运行准则有以下几种形式：
（1）梯级总发电量最大。文献[3]采用直接搜索模式来求解径流过程确定下的水库群系统发电量最大模型，该方法可推广应用于梯级水电站长期优化调度问题。但是如果在水火电联合系统中单纯追求水电发电量最大，那么优化结果将使水轮机运行在高效率区或停机，这样将牺牲水火电联合系统的整体效益。
（2）梯级总蓄能最大。文献[4]建立了梯级水电站总蓄能最大的优化调度模型，在实际应用中取得了较好的经济效益，但这种准则很容易造成最末级水库放空，尽管满足当日的最优调度，但会使下一调度期无最优解，不利于中长期调度。
（3）梯级总耗能最小。文献[5]建立了总耗能量最小优化调度模型，该准则在国内被广泛使用，寻求调度期中总耗能最小与寻求调度期末总蓄能最大具有一致的目标，但更直接地寻求节能效果。容易得出优先使用第一级水库发电的结果，常常导致第一级水库在一个或少数调度期内就被放空、后续调度期无解的情况，与梯级总蓄能最大准则的缺点一样，不利于中长期调度。
（4）发电效益最大。文献[6]建立了梯级水电站发电效益最大长期优化调度模型，取得了很好的经济效益。然而由于流域系统的国民经济效益不仅仅体现在发电效益中，还体现在防洪、灌溉、运输、工业用水、生活用水所带来的效益中，这些产业的效益与梯级调度的联系比较复杂，受多种因素影响，难于寻求总体的效益最大化，所以该准则较少出现在实际应用中[7]。
按照上述准则建立的目标模型虽然在一定范围内能满足调度要求，但均以牺牲其他目标的利益为代价，达不到梯级水电站综合效益的最大化[1]。梯级水电站优化调度受很多因素影响，要尽可能多地兼顾各方面的利益要求，使梯级水电站综合效益最大。文献[2]综合考虑贵州电网及乌江梯级水电的特点，选用第一级水电站耗水量最少及梯级弃水量最少形成多目标函数。文献[8]以发电量和保证出力为目标，建立了隔河岩和高坝洲梯级水电站水库联合优化调度多目标数学模型，协调了发电量和保证出力的问题。文献[9]建立了模糊优化调度数学模型，利用模糊多目标动态规划法和逐次逼近方法进行求解，较好地克服了维数灾的问题。文献[10]建立了减轻梯级水电站出力受阻的日优化调度模型，该模型显著减轻了三峡梯级水电站的出力受阻，在负荷尖峰时增大出力。文献[11]将水电站群的总调峰要求考虑进去，建立水电站群长期优化调度模型，并以隔河岩和葛洲坝两水电站为例进行了优化计算分析，较好地避免了进入丰水期将不得不边调峰边弃水的现象。
3.总结
目前，国内外对于梯级水电站优化调度问题的研究和实践取得了一定成果，形成了一些较为成熟的方法，在生产中得到了一定的应用。梯级水电站是水利系统和电力系统的耦合，其运行需要考虑防洪、灌溉、生态等多方面的要求。水电调度应以经济效益为目标进行优化，但是在水火联合发电系统中，水电站又是为区域电网调峰、调频以及事故备用。因此优化调度模型的建立要随着各方面要求的变化而发展，目前使用的优化调度模型还不够完善，这一方面还需要更深入的研究，以适应电力系统和社会的应用要求。
参考文献
[1]胡国强.梯级水电站优化调度模型与算法研究[D][博士论文].华北电力大学，2007（6）.
[2]张文鋆.梯级水电站动态节能发电优化调度的研究[D][硕士论文].贵州大学，2012（5）.
[3]王金文，石琦，伍永刚等.水电系统长期发电优化调度模型及其求解[J].电力系统自动化，2002，26（24）：22-26.
[4]曾勇红，姜铁兵，张勇传.三峡梯级水电站蓄能最大长期优化调度模型及分解算法[J].电网技术，2004，28（10）：5-8.
[5]罗予如.梯级水电厂群短期经济运行的探讨[J].水力发电，2000，26（2）：57-58.
[6]Yu Z W，Sparrow F T，Bowen B H.A new long-term hydro production scheduling method for maximizing the profit of hydro electricsystems.IEEE Transactionson Power Systems，1998，13（1）：66-71.
[7]华中工学院，水电站经济运行[M].北京：电力工业出版社，1981.
[8]陈洋波，胡嘉琪.隔河岩和高坝洲梯级水电站水库联合调度方案研究[J].水利学报，2004，35（3）：47-52.
[9]邹进，张勇传.三峡梯级电站短期优化调度的模糊多目标动态规划[J].水利学报，2005，36（8）：925-931.
[10]汪党献，尹明万.减轻梯级水电站群出力受阻的最优调度方式研究[J].水利水电技术，2003，34（2）：48-53.
[11]温权，张士军，张勇传.葛洲坝隔河岩联合调峰长期优化调度[J].华中理工大学学报，1999，27（2）：55-57.
作者简介：
刘雪茹（1987—），女，四川内江人，硕士，主要研究方向：电力系统运行与控制。
【关键词】梯级水电站；优化调度
1.引言
随着能源短缺的加剧和电力体制改革的不断深化，优先和大力发展水电是调整能源结构和实施可持续发展战略的必然选择。我国水能资源蕴藏量达6.94亿kW，是世界上水能资源总量最多的国家。但我国目前水能资源开发率仍然很低，水电资源在地域发展不平衡。为了提高水能利用率，达到有效利用水能的目的，对梯级水电站进行优化调度就显得十分必要。
梯级水电站的优化调度不仅可以提高发电效益，而且对电网的安全可靠运行、水库的综合利用都有重要意义。
从技术和经济角度，梯级水电站优化调度模型是急需解决的具有重要理论意义和应用前景的课题。
2.梯级水电站优化调度模型研究概况
梯级水电站是水利系统和电力系统的耦合，其运行需要在满足防洪、灌溉等要求的基础上发挥其在电力系统中的作用，故确定其运行方式是一项复杂的工作，需要先制定满足特定要求的优化准则，才能够衡量优化调度的效果。
梯级水电站优化调度的关键问题是建立优化调度模型。目前常见的梯级水电站短期优化调度运行准则有以下几种形式：
（1）梯级总发电量最大。文献[3]采用直接搜索模式来求解径流过程确定下的水库群系统发电量最大模型，该方法可推广应用于梯级水电站长期优化调度问题。但是如果在水火电联合系统中单纯追求水电发电量最大，那么优化结果将使水轮机运行在高效率区或停机，这样将牺牲水火电联合系统的整体效益。
（2）梯级总蓄能最大。文献[4]建立了梯级水电站总蓄能最大的优化调度模型，在实际应用中取得了较好的经济效益，但这种准则很容易造成最末级水库放空，尽管满足当日的最优调度，但会使下一调度期无最优解，不利于中长期调度。
（3）梯级总耗能最小。文献[5]建立了总耗能量最小优化调度模型，该准则在国内被广泛使用，寻求调度期中总耗能最小与寻求调度期末总蓄能最大具有一致的目标，但更直接地寻求节能效果。容易得出优先使用第一级水库发电的结果，常常导致第一级水库在一个或少数调度期内就被放空、后续调度期无解的情况，与梯级总蓄能最大准则的缺点一样，不利于中长期调度。
（4）发电效益最大。文献[6]建立了梯级水电站发电效益最大长期优化调度模型，取得了很好的经济效益。然而由于流域系统的国民经济效益不仅仅体现在发电效益中，还体现在防洪、灌溉、运输、工业用水、生活用水所带来的效益中，这些产业的效益与梯级调度的联系比较复杂，受多种因素影响，难于寻求总体的效益最大化，所以该准则较少出现在实际应用中[7]。
按照上述准则建立的目标模型虽然在一定范围内能满足调度要求，但均以牺牲其他目标的利益为代价，达不到梯级水电站综合效益的最大化[1]。梯级水电站优化调度受很多因素影响，要尽可能多地兼顾各方面的利益要求，使梯级水电站综合效益最大。文献[2]综合考虑贵州电网及乌江梯级水电的特点，选用第一级水电站耗水量最少及梯级弃水量最少形成多目标函数。文献[8]以发电量和保证出力为目标，建立了隔河岩和高坝洲梯级水电站水库联合优化调度多目标数学模型，协调了发电量和保证出力的问题。文献[9]建立了模糊优化调度数学模型，利用模糊多目标动态规划法和逐次逼近方法进行求解，较好地克服了维数灾的问题。文献[10]建立了减轻梯级水电站出力受阻的日优化调度模型，该模型显著减轻了三峡梯级水电站的出力受阻，在负荷尖峰时增大出力。文献[11]将水电站群的总调峰要求考虑进去，建立水电站群长期优化调度模型，并以隔河岩和葛洲坝两水电站为例进行了优化计算分析，较好地避免了进入丰水期将不得不边调峰边弃水的现象。
3.总结
目前，国内外对于梯级水电站优化调度问题的研究和实践取得了一定成果，形成了一些较为成熟的方法，在生产中得到了一定的应用。梯级水电站是水利系统和电力系统的耦合，其运行需要考虑防洪、灌溉、生态等多方面的要求。水电调度应以经济效益为目标进行优化，但是在水火联合发电系统中，水电站又是为区域电网调峰、调频以及事故备用。因此优化调度模型的建立要随着各方面要求的变化而发展，目前使用的优化调度模型还不够完善，这一方面还需要更深入的研究，以适应电力系统和社会的应用要求。
参考文献
[1]胡国强.梯级水电站优化调度模型与算法研究[D][博士论文].华北电力大学，2007（6）.
[2]张文鋆.梯级水电站动态节能发电优化调度的研究[D][硕士论文].贵州大学，2012（5）.
[3]王金文，石琦，伍永刚等.水电系统长期发电优化调度模型及其求解[J].电力系统自动化，2002，26（24）：22-26.
[4]曾勇红，姜铁兵，张勇传.三峡梯级水电站蓄能最大长期优化调度模型及分解算法[J].电网技术，2004，28（10）：5-8.
[5]罗予如.梯级水电厂群短期经济运行的探讨[J].水力发电，2000，26（2）：57-58.
[6]Yu Z W，Sparrow F T，Bowen B H.A new long-term hydro production scheduling method for maximizing the profit of hydro electricsystems.IEEE Transactionson Power Systems，1998，13（1）：66-71.
[7]华中工学院，水电站经济运行[M].北京：电力工业出版社，1981.
[8]陈洋波，胡嘉琪.隔河岩和高坝洲梯级水电站水库联合调度方案研究[J].水利学报，2004，35（3）：47-52.
[9]邹进，张勇传.三峡梯级电站短期优化调度的模糊多目标动态规划[J].水利学报，2005，36（8）：925-931.
[10]汪党献，尹明万.减轻梯级水电站群出力受阻的最优调度方式研究[J].水利水电技术，2003，34（2）：48-53.
[11]温权，张士军，张勇传.葛洲坝隔河岩联合调峰长期优化调度[J].华中理工大学学报，1999，27（2）：55-57.
作者简介：
刘雪茹（1987—），女，四川内江人，硕士，主要研究方向：电力系统运行与控制。