电力市场环境下梯级水电站长期优化调度方法

施凯伦

摘要：近年来，电力工程技术的发展迅速，2015年，国务院下发了《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》，在以往政企分开、厂网分开基础上，竞争性环节电价和发用电计划也将被依次有序放开。新的电力市场环境下，水电调度运行面临非常复杂的多元交易市场，需要综合考虑差异化的市场规则、市场化电量约束以及常规的水力和电力调度约束，形成了更加复杂的水电调度问题。由于市场环境下电价是动态变化的，传统以发电量最大为目标的水电站优化调度模型很难有效反映水电企业的发电效益，需要研究与之适应的市场化调度模型和方法策略。优先电量为基础电量，电价波动较小，主要参考实际电价确定;对于集中撮合交易和外送交易电量，基于数据挖掘技术，寻找交易电量和电价之间的量价规律，采用回归分析方法拟合确定相应的量价关系曲线，并根据集中撮合交易汛枯期电价特点，分别研究汛期、枯期小湾和糯扎渡电站的集中撮合交易量价关系;以上述电量构成和量价关系为基础，以小湾、糯扎渡梯级水电站为对象，构建了发电效益最大模型，并借助成熟的优化求解器Lingo提供的非线性优化方法实现模型高效求解。结合工程实例，从水位、电价、电量以及各市场电量占比等方面对模型进行了合理性和可靠性分析，并把部分结果与实际情况作了比较，验证了其可行性和合理性。

关键词：电力市场环境；梯级水电站；长期优化调度方法

引言

所谓梯级水电站联合优化调度就是指对于梯级水电站运行情况进行全方位的监控，在此基础上通过现代化的信息技术以及优化控制理论对于发电计划进行优化，从而提升水电系统的安全性以及可靠性，并且有效降低发电成本，提升水电企业的经济效益。因此在进行流域梯级水电站的优化调度研究对于提升企业的效益非常重要。

1流域梯级水电站集控运行的简单情况

流域梯级水电站集控运行为流域水电开发企业为了获取更多的效益，而将相同流域内具有一定电力关系的水电站缔结在一起，共同组建成为梯级电站群，充分利用流域内各个水库的水文及库容资源，优化整个系统的运作，改善整体的供电能力。流域梯级水电站集控有助于提高整个流域内的水资源利用效率，更科学地管理各水电站的生产，从而实现整体效益的最大化。

2研究目的以及方法介绍

2.1研究目的

随着案例中相应电站的陆续发电应用，此区域水资源开发大体结束，因此后续如何有效提升不同等级电站安全管理以及经济效益成为了需要重点关注的内容。从近些年水电站联合优化调度实际运行的情况来看，相对于常规调度来说，联合优化调度能够有效提升效益5%左右。对于梯级水电站来说，在无需较多投资以及改造的基础上就能够得到更加明显的经济效益，所以实施梯级水电站优化调度具有非常显示的意义。在对梯级水电站实施优化调度研究时，更多是参照不同等级水电站来水、不同水库电站发挥的作用以及电力系统的基本要求，对于入库径流实施计划性的蓄泄，从而能够满足不同条件下梯级水电站最优联合运行方案或者优化调度规则，进而获取更多的发电量，提升电力企业的经济效益以及管理效益。

2.2研究方法

对于水电站联合优化调度来说，可以根据时间以及空间将其分成经济运行、短期优化运行、中长期优化运行等等。优化调度主要是以入库径流作为基础，将发电量或者发电效益当作目标，建立起优化调度模型之后进行相应求解分析，得到梯级不同水电站的最优化运行方式，以此为基础制定出对应的发电计划。

3运行效益分析

3.1有利于提升流域内的防洪有效性

在传统的单库洪水调度模式下，各个流域内的电站都是各自采集降雨、来水等相关信息的，因此各电站无法及时共享这些信息。通常上游水库开闸后下级电站在几小时之后才能收到相关信息，因为上级电站不能及时将来水情况通知给下级电站，所以如果水库的调节性能相对较差，其是很难进行预泄操作的，同时为了确保大坝安全，很可能会发生河道水位骤然升降的情况，从而会严重威胁到下游河道的安全以及周边人民群众的生命财产安全。然而流域梯级水库能够将防洪调度联合起来，同时依据不同梯级水库的差异性调节性能，对大型、龙头等水库的调节优势予以充分利用，集控中心负责统一调度洪水，在全面考虑上下游相关影响因素的前提下，将不同水库的水文、库容等特性与水情、天气等信息结合起来，对汛限水位进行动态控制，一方面对洪水实施预泄、拦尾，同时进行错峰、削峰等调度，同时对于上游有调节水库的运行方式也能予以改变，通过对各电站进行灵活地开停机操作，可以对可能发生弃水风险的水库进行错峰调度，从而对不同水库间的蓄泄关系进行妥善处理，在不影响各个水电站防洪安全的情况下实现集控运行，从而使流域内的梯级整体防洪能力得到有效提升。

3.2有利于推进电力体制改革

当前，电力体制改革在不断推进，一方面厂网逐步分离，同时也开始实施竞价上网，此前电网对电力调度进行的是微观管理，现在逐步向宏观控制转变，也就是通过总负荷曲线对各个发电公司的电力调度进行控制，这样各个发电公司能够更灵活地对电力调度进行管理。对于水电厂而言，水库调度不只是防洪调度，企业应依据市场经济规律来控制与管理防洪、航运及发电等任务，依据水库水位的可变幅度，针对梯级电站制定统一的发电计划，一方面能有效降低水资源消耗，同时也能在最大程度上提高电力生产的利润率；此外，还应对梯级枢纽的发电调度与检修计划进行相应的优化，这样机组与负荷控制才能符合电力市场的相关要求。与此同时，随着电力体制改革的不断推进，电力交易实时竞价体系也逐步建立了起来。无论是对于电量合同还是对于订立电价协议，竞价上网都是非常重要的一个环节。为了满足电力改革的需要，流域梯级电站应利用水电联合的方式对调度进行优化，为了更好地解决电价实时交易问题应将水电结合起来实施实时调度。而所谓的实时调度指的是在全面掌握水情、发电能力及售电能力等信息的基础上，以电力市场的动态信息及未来水情等为依据制定相应的发电计划，同时对运行方式进行优化并实施，这样从事水电等可再生清洁能源开发的企业的综合竞争力就能得到有效提升。

结语

流域梯级水电站联合优化调度能够通过现代化的信息技术以及优化控制理论对于发电计划进行优化，从而提升水电系统的安全性以及可靠性，并且有效降低发电成本，提升水电企业的经济效益。本文主要介绍了梯级水电站联合优化调度的相应内容，对于进一步提升水电企业经济效益具有一定参考和帮助。随着电力市场改革的深入推进，市场化成交电量规模越来越大，市场交易与发电调度关系越来越密切，水电企业如何科学、合理地参与市场竞价调度直接关系到其发电效益，需要切实有效地竞价调度模型和策略。本文结合云南电力市场，以澜沧江梯级水电站为研究对象，开展了多元市场环境下水电长期调度研究，通过实际数据验证分析，得到了如下结论:(1)现阶段电力市场交易品种呈现多样化特征，在发电调度过程中，需要结合实际市场成交情况，确定主要市场交易品种，以研究实用的竞价调度策略。(2)本文考虑三种市场品种构建发电效益最大模型，可以得到合理的梯级水电站竞价调度方案，使水电站在不同市场的电量分布基本遵循价高量大的规律，有利于提高水电企业发电效益，为电网调度部门发电安排提供有效的建议方案。(3)本文所建模型与电力市场交易规则密切相关，应用中需要结合具体的市场规则、交易品种、成交情况进行适当调整，以切实符合实际要求。

参考文献

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