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电力调度员培训水电站调度课件 目录水电站优化调度基本概念1水电站长期运行调度2水电站短期经济运行3梯级电站集中控制调度4 1.水电站优化调度基本概念 水电站优化调度基本概念电力系统中水电站及其水库优化调度问题：利用最优化理论方法和技术，制定和实现对水能、水资源的最优利用和控制方式。 水电站优化调度基本概念1.2、各用水部门对水电站及其水库调度的要求①水利部门：防洪渡汛②电力部门要求：安全经济③其它部门和方面的要求：农业灌溉、航运、工业与生活用水以及渔业、生态环境等。 水电站优化调度基本概念1.3、水、火电站的运行特点水电站的特点：1水电站的入库径流随季节和年际而变化，决定了水电站运行情况的多变性和随机性。在丰水年份发电量较多，遇到特枯水年份，发电量不足，甚至正常工作遭到破坏。 水电站优化调度基本概念2水电站机组开停灵便、迅速，从停机状态到满负荷运行仅需1~2min时间，并能迅速改变出力的大小，以适应负荷的剧烈变化，从而保证系统频率的稳定。水电站适宜担任系统的调峰、调频和事故备用等任务。3水能是再生性能源，水电站的年运行费用与所产生的电能无关。因此，在丰水期应尽量多发电，以节省系统燃料消耗。 水电站优化调度基本概念4水电站水库常具有综合利用任务。对于下游有航运、城市供水任务的水库，水电站需承担电力系统部分基荷，以便向下游经常泄放一定流量。兼有防洪和灌溉任务的水库，汛期和灌溉期内水电站发电量较多，但冬季发电受到限制。5水电站建设地点要受到水资源、地形、地质等条件的限制。水库淹没损失一般较大，移民安置工作比较复杂。 水电站优化调度基本概念火电站的特点：1只要保证燃料供应，火电厂可以全年按额定出力工作，不像水电站那样受天然径流的制约。正常工作保证程度高。2火电厂机组启动比较费时，机组由冷却状态过渡到热状态，出力上升值不能增加过快，机组从冷状态启动到满负荷运行约需2~3h。一般来说，火电厂适宜担任电力系统的基荷，以节省单位煤耗。 水电站优化调度基本概念3火力发电必须消耗大宗燃料，故单位发电成本比水电站高，火电厂的年运行费用与生产的电能成正比。4火电厂机组的技术最小出力约为额定出力的百分数，如果连续不断地在接近满负荷的情况下运行，则可获得最高的热效率和最小的煤耗。 水电站优化调度基本概念1.4、水电站及其水库运行调度的原则、内容及分类任务：合理利用水电站及其水库的工程和技术设施，对来水径流进行经济合理调度，确保工程和生产安全，充分利用水能资源和水资源，尽可能大地减免水害、增加发电和综合利用效益，为电力部门和其它有关部门提供有效服务。 水电站优化调度基本概念原则：在首先确保工程本身安全的前提下，分清发电与防洪及其它综合利用任务之间的主次关系，统一调度，使水库综合效益尽可能大；当工程安全与满足供电、上下游防洪及其它用水要求发生矛盾时，应当首先考虑工程安全；当供电的可靠性与经济性发生矛盾时，应当首先满足可靠性要求。 水电站优化调度基本概念主要工作内容：编制最优的或合理的运行调度方案、方式和计划；按所编制的方案、方式和计划根据面临的实际情况和信息进行实时调度和操作控制，尽可能实现最优调度；进行运行调度资料的记录、整理和分析总结；开展水文气象预报。 水电站优化调度基本概念水电站优化调度的分类：研究问题：厂内经济运行：厂间优化运行：时间跨度：长期：年、月（旬）中期：周短期：日实时调度：追求目标：购电成本最小、水电发电量最大、发电收入最大、调峰容量最大等 水电站优化调度基本概念水、火电厂机组动力特性测定水电厂内经济运行火电厂内经济运行水电站动力特性火电厂动力特性水、火电厂短期经济运行系统日负荷预报短期水文预报水电站长期经济调度水电站日平均动力特性火电厂日平均动力特性长期负荷预报中长期水文预报研制方向实施方向电力系统中水电站、火电厂经济运行方式的研制与实施关系结构图 水电站优化调度基本概念水电站调度的工作流程年负荷历史代表年内分配月电量滚动计划(余留期)日电量预计划收电费月流量滚动预测月负荷96点电价日流量年电量、月电量预计划年来水趋势预测月流量过程预测 2.水电站长期运行调度 1.1基本概念水电站长期运行调度研究较长时期（季、年及多年）内的最优运行调度方式制定和实施的有关问题，用来指导和控制长期运行调度，并用于编制电力系统和水利系统的有关长期计划。中心内容和关键：水库调度。水电站长期运行调度 1.2水电站长期运行调度特点：①天然来水的剧烈变化和水库调节能力影响更显著具有较大调节能力水库的长期调节水电站，可以对长时期（季、年及多年）内剧烈变化的天然来水径流起调节作用，将丰水期或丰水年份的多余水量蓄起来，在枯水期或枯水年份使用，以增加水电站的发电流量和其它部门用水，更好的适应电力负荷变化和满足综合利用要求。水电站长期运行调度 ②原始信息的随机性和不确定性使水电站及其水库长期运行调度更加复杂困难根据不确定性和随机性很大及精度较差的长期预报信息资料制定长期运行方式计划是一个极为困难复杂而又必须想方设法解决的问题。水电站长期运行调度 ③水电站长期运行方式影响水电站的效益发挥：水库提前放空，水位下降快，耗水率大；水库晚泄流，耗水率小，但面临弃水风险。水电站长期运行调度 水电站长期运行调度方法：调度图：按以实测的径流时历特性资料为依据计算和编制的一组综合考虑各种可能来水，以水库水位Z（或蓄水V）为纵坐标，以时间t为横坐标的调度线组成的调度图，根据面临时刻水库实际蓄水在该图中的位置进行调度，决策水库和水电站及其它综合利用部门的工作。水电站长期运行调度 1212ADCBE死水位正常蓄水位Z(m)t(月)水库基本调度图1—上基本调度线2—下基本调度线水库基本调度图分为五个主要区域：A区：供水期出力保证区。B区：蓄水期出力保证区。C区：加大出力区。D区：供水期出力减小区。E区：蓄水期出力减小区。水电站长期运行调度 调度函数（调度规则）：时段末水库水位=F(时段初水库水位、预测入库径流量）时段出力=F(时段初水库水位、预测入库径流量）水电站长期运行调度 假设调度函数是线性的，即：Ut=aIt+bSt-1+c其中a，b，c为回归系数。调度函数的形式设定后，余下的工作就是如何从历史资料中求出系数a,b,c。水电站长期运行调度 预报调度滚动决策方法：按照电网调度要求，根据预知的入库（或区间）径流，采用优化算法，编制梯级电站中长期调度方案，并能根据径流预测的修正，进行调度方案的滚动计算，确定水库控制水位，电站年内各月发电量。水电站长期运行调度 水电站长期运行调度X1,1X1,2X1,3…X1,TX2,2X2,3…X2,TX3,3…X3,T……XT,T 电站下泄流量约束变量非负约束水量平衡约束水库蓄水量约束电站出力约束约束条件约束条件水库水位约束水电站长期运行调度 3.水电站短期经济运行 水电站短期经济运行水电站短期经济运行是将其长期经济运行所分配给的一定较短时期（周、日）的输入能在其中各更短时段（日、小时）间合理分配，制定短期经济（或最优）运行方式。周经济运行是确定水电站在周内各日的最优发电量和相应的水库最优调度方式。日经济运行是确定水电站在日内各小时的发电量和相应的水库最优调度方式。 水电站短期经济运行问题：1.日前预发电计划的编制2.梯级的总发电量一定时，电量在各电站怎样分配目标：1.梯级日发电量最大或发电收益最大2.梯级耗水最小化方法：根据电网调度方式和梯级水电厂运行侧重点不同，分别建立数学模型，优化求解 水电站短期经济运行以日为周期，在由中长期优化调度方案确定的水库水位，以及预报径流、检修计划等条件下，确定水电站日内96点发电出力。同时也可以在电网下达发电量已知的条件下，使电站的耗水最小化（蓄能最大化），达到节约用水的目的。 水电站短期经济运行目标约束条件水量平衡约束、梯级水电站水量联系约束、水库蓄水量约束、机组过水能力约束、电站出力约束、非负条件约束等。日发电收益最大或耗水量最小 4.梯级电站集中控制调度 梯级电站即布置在同一条河流上的串联水库群，水库间有密切的水力联系。如下图：甲乙丙 金沙江干流分为上、中、下三段，共规划20个梯级，总装机容量7274万kW，其中四川资源量为2758万kW。 雅砻江干流雅砻江干流共规划21级开发方案，总装机容量2856万kW。 大渡河干流大渡河干流（下尔呷~铜街子）规划28个梯级，总装机容量2800万kW。 (1)法国电力公司EDF,主要装机核电和火电；水电约2500万KW,占20%。占全国总发电量和装机容量的94%，拥有100%的输电业务，96%的配售业务；(2)法国电力市场新电力法实施后，成立了在管理上独立于发电的输电网管理机构；实行发、输、配账目分开；输电业务由国家电网公司负责；输电公司下设调度中心RTE，负责组织和运作中短期电力市场POWERNEXT法国电力公司流域梯调管理 (3)法国电力公司梯级调度管理体系①EDF按分层管理原则，设立有四个跨流域水电调度控制中心----PHV，由PHV控制管理全国102个主要水电厂；②设立计划与生产优化中心----COOP(分总公司和区域两级)，负责核电、火电、水电综合计划及安排电力市场交易(仅由巴黎总部COOP整体负责)；③EDF下属的水电工程中心EIH下设水情与气象服务中心---DTG，负责所属流域水情预报等；建有比较完善的水情测报和水环境监测系统，通过联网共享国家气象台提供的气象信息。法国电力公司流域梯调管理 法国电力公司流域水电生产关系图水情气象信息测报流域各梯级电站DTGRTECOOPPHV区域COOP发电、检修计划优化制作实时生产调度 法国电力公司流域管理的特点：电力生产组织过程中，技术支持与实时调度按职能分离；独立的水情测报机构——DTG；系统反应迅速；有效实现流域管理；优化运行；有效协调综合利用要求，实现综合效益； 加拿大魁北克水电公司的流域梯级调度与管理(1)魁北克水电公司简介加拿大魁北克省政府独资控股企业；装机容量3780万KW，其中水电装机3553万KW；在省内实行一体化经营，拥有自己的输电线路；垄断经营魁北克省电力市场，而且是邻省及北美电力市场的主要供应商。(2)公司机构设置事业部----发电部、输变电部、设备部等；发电事业部下设电力生产和设备计划部、电力批发和项目开发等部门；公司单独设置专门的水情气象预报机构-----水资源管理处；水资源管理处下设入流预报组、水资源管理组、入流预报改进及方法综合组、水情网络改进组。 魁北克水电公司发电生产关系图水情气象预报中心生产优化营销中心电网调度中心地区调度中心各流域梯级电站生产计划实时生产调度发电检修计划实时生产调度魁电输电公司魁电发电公司 委内瑞拉EDELCA公司的流域梯级调度管理(1)EDELCA公司简介委内瑞拉国内最大的一家国有电力公司；集发、供、配电于一体；公司全称委内瑞拉瓜亚那卡罗尼河流域电力开发总公司；拥有三个已建电厂,古里电厂、马卡瓜、卡拉瓦奇电厂,总装机1200万KW；公司供电分为瓜亚那地区的区域性供电,和通过输电干线卖给其它电力公司的委内瑞拉其它地区供电两大部分；外送电量占65.7%。 (2)公司机构设置事业部----发电运行部、电力规划部、输电运行部、输电扩展部、电力建设部公司单独设置专门的水情气象预报机构-----环境管理部；环境管理部负责流域水情气象站网的布设、水雨情气象信息收集及环境的监测；流域和输电线路的天气预报；水库入库流量预报；工程建设的环境评估及保护措施等.输电运行部----负责整个公司的电力调度及水库运用，由技术部、梯调运行分部(即梯调中心)、维护分部、保护监测分部及通信分部组成；(3)公司梯级发电调度瓜亚那地区供电----由梯调中心直接调度；全国电力系统的调频由EDELCA公司梯调中心负责；外送电力-----国家电力调度中心调度。委内瑞拉EDELCA公司的流域梯级调度管理 EDELCA公司水电生产关系水情发布水情发布发电检修计划发电检修计划实时调度国调中心其它电力公司调度中心公司调度中心环境管理部流域各梯级电站765kV线路开关站及地区配电站EDELCA公司实时调度生产计划联络线控制实时调度 梯调中心职能管理卡罗尼河流域已建和在建的四座电站----流域梯调中心；管理全国765KV线路的相关变电站-----网调；负责圭亚那地区配电---省调和地调；因此，它实际上相当于我国的国调、省调、地调和梯调的综合体。EDELCA输电运行部维护部线路传输改进梯调中心通讯监控保护调度工程部电力系统分析分部发电及统计分部调度运行部调度室计划分部变电站分部 国外流域梯级调度管理模式1.流域梯调切实可行；2.流域梯调是公司流域生产优化的管理协调中心；3.有综合利用功能的梯级枢纽，更要建立独立的梯调中心；4.对流域及跨流域水电进行统一的调度管理；5.公司内部流域实时调度与计划优化职能各自加强且分离，并将计划优化与市场紧密结合。6.专业化的明确分工有助于专业技能的深入发展。共性及发展趋势 清江干流梯级电站调度管理(1)清江梯级概况水布垭(多年调节)、隔河岩(年调节)、高坝洲(日调节)三级；湖北省境内，属清江公司负责开发管理；(2)清江梯调管理中心1999年5月成立；主要负责清江流域梯级水电站水库和机组的联合优化经济调度和电力市场的开拓及其政策研究。国内 梯调管理中心综合部系统部市场部调度部1.梯级水库兴利调度优化方案制作；2.水文气象预测；3.梯级水电站中长期发电、检修计划编制；4.电力营销；电力市场。发电调度计划和水库调度方案的生产执行部门。电力调度自动化、水调自动化、通信等系统规划、建设、运行维护的业务部门。行政、财务、劳资、物资、档案等工作的综合管理部门。清江梯调管理中心组织结构 清江梯调管理中心职能主要负责清江流域梯级水电站水库和机组的联合优化经济调度和电力市场的开拓及其政策研究 乌江流域梯级电站的调度管理(1)乌江流域梯级概况12个梯级，总装机1066万KW；6座已建，3座在建；贵州境内9座乌江水电开发有限责任公司负责其中7座电站的开发建设,装机814.5万KW；三岔河上的普定和引子渡由贵州黔源股份有限责任公司开发及管理，装机43.5万KW。 (2)水电站远程集控中心2005年5月20日成立。两大功能：对梯级电站发电机组远程集中控制；对梯级水库的集中调度与管理，是公司发电生产、水库群调度中枢。集控中心定位：统一的水调中心；扩大化的电站中控室；流域电站群的经济运行中心；电力市场化条件下的统一报价中心； 乌江梯级发电调度流程发电调度指令电网下达中长期发电计划电网下达短期发电计划经过优化短期发电计划短期发电计划生产调度远程监视控制闸门调度指令电网下达短期发电计划电网下达中长期发电计划中长期发电计划水库调度中心电力运行中心省中调流域梯级各电站经过优化中长期发电计划 黄河上游梯级水电站的集中控制管理(1)黄河上游龙羊峡至青铜峡的水电开发共规划25级电站，装机容量1824万KW；在已建的13座电站中，黄河水电公司拥有7座；总装机容量543.9万KW，其余业主分别为电网公司、外资企业、政府投资公司、水利部门等。梯级电站装机容量MW调度机构水库性能1龙羊峡4×320西北电网电调中心多年调节2李家峡4×400日、周调节径流式电站3公伯峡5×3004苏只3×75青海省电调中心5盐锅峡8×44甘肃省电调中心6八盘峡5×367青铜峡7×36＋1×20＋1×30宁夏电调中心 (2)梯级电站集中控制管理中心2003年5月成立梯级电站调度中心，8月更名为黄河上游梯级水电站集中控制管理中心。集控中心主要任务：负责黄河上游梯级水电站远程集控管理系统的建设；梯级电站发电分析，为公司电力市场营销工作提供技术支持；负责与电网及流域水资源管理部门协调发电管理、水库调度等方面的有关业务，并负责向中电投集团公司提供生产运营信息和有关生产数据；条件具备时，实现对所属梯级电站发电、蓄水、泄洪的统一联合调度，并保证水电站和电网的安全运行。 (3)集控管理的实施管理思想和模式：以公司梯级电站集中控制管理中心为依托，全面实施梯级电站的集中控制管理，并逐步将公司梯级电站集中控制管理中心建设成为：①梯级电站的集中控制、优化、经济运行中心；②公司安全生产、突发事件应急、防汛等信息的汇集、处理中心；③发电设备可靠性、继电保护、自动化、通信、信息专业技术管理中心；④公司通信、信息系统的中枢；⑤公司梯级电站竞价上网实时操作、调度中心。 目前，黄河上游梯级电站集控中心由黄河水电公司单独组建，只负责所属电站的调度，对于区间其它电站，集控中心只提供力所能及的服务，没有实行统一调度。电网对梯级电站集中控制与调度的认同也存在一些问题，尤为突出的是，黄河上游梯级各电站调度关系错综复杂：龙羊峡、李家峡、公伯峡-----西北电网直调厂，对电网影响较大,调度要求高；苏只、盐锅峡、八盘峡、青铜峡----分属青海、甘肃、宁夏三省(区)调调管。此外，黄河水利资源的非计划调度还要通过黄河水利委员会批准。目前，公司主要通过积极与电网调度部门加强沟通的方式来最大可能实现集控。 国内现有流域梯级电站调度管理的启示1.清江模式值得学习和借鉴梯调中心掌握了梯级电站阶段性发电计划和机组实时出力的控制权，实现了计划的被动性与实时性调整的主动性的有机结合，实现了水文预报与生产计划相结合，电力生产调度与防汛调度相结合，发电调度与设备检修计划安排相结合，市场营销与发电生产相结合。2.先进的自动化设备和成熟的技术能有效保证流域梯级电站联合的实施从清江、乌江、黄河上游等大型流域梯级联合调度的实施中，可以看出,我国梯调自动化设备，包括计算机监控系统、水情自动测报系统、能量管理系统、通信系统，以及其它辅助支持系统的生产管理水平已完全能满足和保证水电站集中控制生产模式的实行，各流域水电开发企业完全有能力对所属梯级电站实行远方集中控制，实现无人值班(少人值守)的生产方式。 3.梯级联合调度的实施给社会和企业带来了巨大的经济效益和社会效益。清江、乌江、黄河上游等梯级电站通过实行梯级联合调度，合理分配各梯级负荷，并在实时调度中将电站水库调度和电力调度紧密结合起来，优化水库和机组运行方式，降低耗水率，利用有限的水能资源多发电，均给企业创造了巨大的经济效益。同时，联合调度使企业能有效把握全流域梯级电站运行情况，满足梯级电站综合利用要求，发挥最大社会效益。如黄河上游的灌溉、供水效益等。 盾构机的姿态控制及纠偏 一、姿态控制1、姿态控制基本原则以隧道轴线为目标，根据自动测量显示的轴线偏差和偏差趋势，把偏差控制在设计范围内，同时在掘进过程中进行盾构姿态调整确保不破坏管片。通俗的说就是“保头护尾” 2、盾构机方向控制通过分组油缸的推进力和推进行程从而实现盾构的左转、右转、抬头、低头和直行。 方向控制要点1）控制基点：以盾尾位置为控制基点2）调节量控制：一环掘进调节10mm较为合理，线性最佳。3）趋势调节：趋势调节不能变化太大，急于纠偏，大趋势变化由大方位变化而来。4）铰接操作：铰接油缸位置总处于最大伸出与最小缩回行程之和。满足铰接弯曲 二、姿态控制技术1、盾构机滚动控制1）改变刀盘旋转方向2）改变管片拼装左右交叉先后顺序3）调整两腰推进油缸轴线，使其与盾构机轴线不平行。4）当旋转量较大时可在切口环和支撑环内单边加压重 2、盾构机上下倾斜和水平倾斜1）倾斜量应控制在2%以内滚动角应控制在10mm/m,滚动角太大，盾构机不能保持正确的姿态，影响管片的拼装质量。可通过反转刀盘来减小刀盘的滚动角2）通过应用盾构千斤顶逐步纠正如果盾构机向右偏，可提高右侧千斤顶的推力；反之亦然，如果盾构机向下偏，则提高下部千斤顶的推力；反之亦然。 三、盾构机姿态控制一般细则1、在一般情况下，盾构机的方向偏差应控制在20mm/m之内，在缓和曲线段及园曲线段，盾构机的方向偏差量应控制在30mm/m以内,曲线半径越小，控制难度越大。 这将受到设备状况，地质条件和施工操作等方面原因的影响。当开挖面图提交均匀或软硬上下相差不大时，保持盾构机轴线与隧道设计轴线平行较容易。方向偏角应控制在5mm/m以内，特殊情况下不宜超过10mm/m；否则，会因盾构急转弯过急造成盾尾间隙过小破坏盾尾刷和管片错台破裂漏水。 2、当盾构机遇到上硬下软土层时，为防止盾构机机头下垂，要保持上仰姿态；反之保持下俯状态。掘进时要注意上下两段及左右两侧的千斤顶形程差不能相差太大，一般控制在20mm以内,特殊情况下不能超过60.mm。 3、当开挖面内的左，右低层软硬相差很大而且又处于曲线段时，盾构机的方向控制比较难。此时，可降低掘进速度，合理分配各区的千斤顶推理，必要时，可将水平偏角放宽到10mm/m，以加大盾构机的调向力度。当以上操作无法将盾构机的姿态跳到合理位置时，将考虑实用仿行刀。 4、在曲线掘进时，管片易望曲线外侧偏移，因此，一般情况下让盾构机往曲线内侧偏移一定量。根据曲线半径不同，偏移量通常取10-30mm。即盾构机进入缓和曲线和曲线前，应将盾构机水平位置调整至0mm，右转弯掘进逐步增加至+20mm，左转弯则调整至-20mm。以保证隧道成型后与设计曲线基本一致。 5、在盾构机姿态控制中，推进油缸的形程控制是重点。对于1.5米宽的管片，原则上推进油缸的形程在1700-1800mm之间，形程差控制在0~50mm之间。形程过大，则盾尾刷容易露出，管片脱离盾尾较多，变形较大，以导致管片姿态变差；形程差过大，以导致盾尾与盾体之间的夹角增大，铰接油缸形程差加大，盾构机推力增大，同时造成管片的选型困难。 6、铰接油缸的伸出长度直接影响掘进时盾构机的姿态，硬减小铰接油缸的长度差，尽量控制在30mm以内，将铰接油缸的形程控制在40-80mm之间为宜。 四、盾构机的纠偏措施盾构机在掘进时总会偏离设计轴线，按规定必须进行纠偏。纠偏必须有计划、有步骤地进行，切忌一出现偏差就猛纠猛调。盾构机的纠偏措施如下： 1、盾构机在每环推进的过程中，应尽量将盾构机姿态变化控制在+—5mm以内。2、应根据各段地质情况对各项掘进参数进行调整。3、尽量选择合理的管片类型，避免人为因素对盾构机姿态造成过大的影响。严格管片拼装质量，避免因此而引起的对盾构机姿态的调整。4、注意控制盾构机的滚角值 5、在纠偏过程中掘进速度要放慢。6、当盾构机偏离理论较大时，纠偏和俯仰角的调整力度控制在5mm/m，不得猛纠猛调7、姿态偏离轴线调整推进千斤顶油缸压力和行程逐步纠偏。8、纠偏时要注意盾构机姿态，控制住设计轴线中心±20mm以内，间隙要均匀平衡。 盾构姿态蛇行变化，主要是通过调整盾构分区推力来实现的。盾构姿态调整，要在各种地质情况下推力参数基础上，加大局部推力或把另外两个或者三个方向的推力降低，来调整姿态。。 除了通过推力调整盾构机姿态外，还可以调整盾尾间隙，如盾尾上半部间隙小就适应加大A区域推力，千斤顶行程和盾尾间隙相应跟着变大。当盾构姿态纠偏的方向与盾尾间隙纠偏方向相反，要权衡哪方面对质量影响较大，如果盾构姿态偏差变大不会造成“侵限”，可以考虑调整盾尾间隙，在调整间隙过程中，千斤顶行程差会相应变化，再结合转弯环管片调整行程差，否则隧道的偏移量跟不上盾构机的纠偏幅度，盾尾仍然会挤坏管片