流域、梯級、滾動、綜合”開發(fā)，是公認的國際水電開發(fā)成功經(jīng)驗，水電流域梯級開發(fā)的巨大優(yōu)越性如何發(fā)揮？我國第一家流域水電開發(fā)公司———貴州烏江水電開發(fā)有限責任公司近20年的實踐經(jīng)驗和近期完成的烏江流域水電站群優(yōu)化調(diào)度的研究給出了答案。
5月14日，華電集團公司組織的“烏江流域水電站群優(yōu)化調(diào)度和效益評價核心技術研究及應用”科技成果評審會在貴州貴陽舉行。由中國工程院院士張勇傳、王浩等11位國內(nèi)知名學者組成的評審組在對該科研項目評審后一致認為：該項目解決了水力聯(lián)系密切、調(diào)節(jié)組合復雜的大型梯級水電站群的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問題，理論研究扎實，模型算法先進，調(diào)度規(guī)則合理，項目在梯級調(diào)度效益評價體系、優(yōu)化調(diào)度算法、徑流預報模型等方面創(chuàng)新顯著，研究成果整體達到國際領先水平，為我國梯級水電運行提供了成功的實踐典范，具有重大的實用價值和廣闊的推廣應用前景。
烏江大型水電站群形成
烏江,長江南岸最大支流，全長1037千米，我國13大水電基地之一。
貴州烏江水電開發(fā)有限責任公司（華電集團公司貴州公司，以下簡稱烏江公司）是國家借鑒國際水電開發(fā)成功經(jīng)驗，推行水電“流域、梯級、滾動、綜合”開發(fā)，于1992年成立的我國第一家流域水電開發(fā)公司，負責烏江干流貴州境內(nèi)河段梯級電站的建設和運營。公司成立20年來，先后建成了干流上的洪家渡、東風擴機、索風營、烏江渡擴建、構皮灘、思林和支流上的大花水、格里橋水電站，水電裝機容量從114萬千萬增至754.5萬千瓦，水輪發(fā)電機組由5臺增至28臺。烏江梯級水電開發(fā)取得了令世人矚目的輝煌成就。2013年，在建的烏江沙沱水電站投產(chǎn)后，將形成總裝機容量為866.5萬千瓦的大型水電站群。
梯級電站遠程集中控制
烏江梯級水電站集控系統(tǒng)是一個集優(yōu)化計算、遠程監(jiān)視、集中控制和調(diào)度管理等功能于一身的綜合性自動化系統(tǒng)平臺，其技術核心為該水電站集中監(jiān)控系統(tǒng)和流域水調(diào)自動化系統(tǒng)。
2003年初，烏江公司組織了有關管理及技術人員進行了深入調(diào)研和考察，提出了“以節(jié)能增效為核心的大型梯級水電站遠程集中管理”的理念，一個全新的部門、一套全新遠程監(jiān)控系統(tǒng)由此應運而生。烏江公司邀請電網(wǎng)方面的專家共同商討梯級水電站遠程集中管理關鍵技術問題，在不違背電力調(diào)度法規(guī)的前提下，協(xié)商解決技術難題和設計方向，有力推動了梯級水電站遠程集中管理進程。
2004年10月至2006年10月，經(jīng)南方電網(wǎng)貴州電力調(diào)度控制中心同意并在其指揮和配合下，完成了洪家渡、東風、索風營、烏江渡水電站共15臺機組的各項遠程控制功能試驗，試驗結果全部滿足遠程控制要求，為實現(xiàn)遠程控制打下了堅實基礎。
2007年3月，經(jīng)多方溝通協(xié)調(diào)，貴州電網(wǎng)公司同意將洪家渡、東風、索風營、烏江渡發(fā)電廠運行值班受令地點變更為設在貴陽的“烏江水電站遠程集控中心”。
梯級水電站統(tǒng)一調(diào)度管理，打破了原有單站式的調(diào)度運行模式。
水電站群的優(yōu)化調(diào)度
2007年底，在上游洪家渡、東風、索風營、烏江渡4座水電站優(yōu)化調(diào)度研究成果不能解決7級電站優(yōu)化問題的情況下，烏江公司向華電集團公司提出了《基于構皮 灘等三級電站的烏江干流水電站群優(yōu)化調(diào)度及效益評價體系的研究》立項申請。
2008年8月，華電集團公司批準立項。公司立即牽頭成立課題組，西安理工大學、河海大學、四川大學、南京南瑞集團公司、中國水電顧問集團貴陽勘測設計研究院共同參與課題研究。
五家合作單位在烏江公司的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)下迅速行動起來。
烏江公司將項目組具體技術工作交給了擁有30名員工，中高級工程師、研究生占了60%的集控中心。七座水庫連續(xù)首尾相連，同一梯級內(nèi)同時存在兩座多年調(diào)節(jié)水庫，調(diào)節(jié)性能組合十分復雜，梯級聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型求解的計算量將呈指數(shù)級別的增長。如何解決隨著計算時段數(shù)、尤其是隨著研究對象增多，采用確定性動態(tài)規(guī)劃數(shù)學方法來求解多水庫聯(lián)合調(diào)度容易造成“維數(shù)災”問題？下游電站投產(chǎn)后，航運、生態(tài)、城鎮(zhèn)防洪等要求更高，而且下游一級支流是上游的兩倍多，梯級整體聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的模型如何建立？無數(shù)次的會議研討溝通、一個個問題和困難迎刃而解。2012年，烏江公司組織專家對項目進行總結提煉出“烏江流域水電站群優(yōu)化調(diào)度和效益評價核心技術研究及應用”成果。
具有廣闊的推廣應用前景
該成果涵蓋了徑流預報、優(yōu)化調(diào)度、效益評價、集成應用等方面的系統(tǒng)性研究，首次建立了梯級優(yōu)化調(diào)度效益評價體系，形成了同一梯級存在兩座多年調(diào)節(jié)水 庫的七級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度理論體系與調(diào)度規(guī)則和集控一體化技術支撐平臺，解決了優(yōu)化調(diào)度高級應用與水調(diào)自動化系統(tǒng)基礎平臺的無縫集成問題。
一是發(fā)電優(yōu)化調(diào)度規(guī)則和系統(tǒng)的應用,提高了梯級水能利用效率。以2011年烏江流域來水為歷史最枯為例，梯級水能利用提高率達到3.78%，年節(jié)水增發(fā)電效益超過2億元。二是首次研究建立了梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度效益評價體系，獲得了優(yōu)化調(diào)度效益評價的一般規(guī)則、指標體系，建成了自動考評專家系統(tǒng)。改進的算法使梯級水能利用提高率計算結果更符合流域來水實際情況，為生產(chǎn)調(diào)度決策提供了及時、準確、規(guī)范的評價數(shù)據(jù)。三是防洪優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)研究應用，大大地縮短了防洪調(diào)度方案、發(fā)電計劃方案的編制時間，為梯級水電站安全防汛和洪水資源化利用提供了有力保障。四是中長期徑流預報軟件應用，提供了較為準確的梯級各電站壩址及區(qū)間徑流預報，為運行方式編制、流域優(yōu)化調(diào)度決策提供了可靠的基礎數(shù)據(jù)。五是集控中心進行梯級水電站調(diào)度運行和優(yōu)化管理的效率大大提高，項目成果應用后流域調(diào)度方案制作時間由4小時縮短到30分鐘以內(nèi)，工作效率提高了87.5%以上。
