水电站水库调度基础知识介绍.ppt

水库调度基本知识介绍,交流提纲,一、水文学二、水情自动测报系统三、水库调度四、水库调度基本计算五、发电计划与洪水预报六、梯级电站联合调度方案研究,一、水文学,1.水文学基本概念 水文学：就是研究地球水圈的存在与运动的科学，主要研究地球上水的形成、循环、时空分布、化学和物理性质以及水与环境的相互关系，为人类防治水旱灾害，合理开发利用和保护水资源，不断改善人类生存和发展的环境条件提供科学依据。它包括海洋水文学、水文气象学、陆地水文学、应用水文学。应用水文学：运用水文学及有关学科的理论和方法，研究解决各种实际水文问题的途径和方法，为水利、电力、灌,一、水文学,溉、供排水、环境保护等工程建设提供水文数据，工程水文学就是应用水文学的一个分支。目的：掌握河流的来水规律，根据生产实际需要做出水文预报，为水库的防洪调度和发电调度提供准确的依据。另外，就是在不断积累水文数据的基础上进行水文分析计算，定期（一般是5-8年）对前一阶段的水文计算成果进行复核和修改，根据情况，必要时对工程进行改造。,一、水文学,2.径流调节 自然条件下，由于河川径流形成因素的不同，其水量丰、枯不均，与人类对它的要求不适应，因此需要采取人工措施（如修水库），对河川径流在时间上进行重新分配，人为地增加或减少某一时期、某一地区的水量，以适应防洪发电等的需要，这种对天然径流采取人工控制的措施称为径流调节。调节周期：水库从空到蓄满又放空一次所需的时间。按照调节周期分，径流调节分为：日调节、周调节、年调节、多年调节四类。,一、水文学,日调节：调节周期为1天，它只能对一天内的径流进行重新分配，解决一天内径流与用水变化的矛盾；周调节：调节周期为1周，一般是将一周假日内多余的水量存蓄起来，用水工作日发电；年调节：调节周期为1年，就是把一年内不均匀的径流进行合理调节以满足发电、灌溉用水要求；多年调节：当河流天然径流在年际间变化较大时，而用电和用水则在若干年内的各年变化不是太大，这样就出现在丰水年时水用不完，枯水年时水不够用，为解决这个问题须,一、水文学,建更大的水库把丰水年多余的水量蓄起来，补充枯水年水量之不足，这就是多年调节。一般把在调节周期内不发生弃水的调节称为完全调节，将有弃水的称为不完全调节。再调节（反调节）：在进行日调节时，下游流量水位发生剧烈变化，影响灌溉、航运，为了解决这个问题，就是在下游再建一个水库，对发电放水进行再调节（反调节），以均匀下泄或是按照灌溉、航运要求下泄，下游水库称为上一级水库的反调节水库。,交流提纲,一、水文学二、水情自动测报系统三、水库调度四、水库调度基本计算五、发电计划与洪水预报六、梯级电站联合调度方案研究,二、水情自动测报系统,1.水情测报系统组成 水情测报系统系统构成为：以遥测站构成的遥测子系统，其与中心站的连接采用卫星和GSM组网信道；以计算机局域网及计算机系统构成的中心站子系统。每个遥测站由传感器、数据采集系统、通信单元、电源系统组成。遥测站自动完成采集功能，将数据通过北斗卫星/GSM混合信道自动发往中心站，中心站接收遥测站所采集的数据并进行收集、处理、存储、管理。2.中心站功能 中心站具备数据收集、处理、存储、管理等功能，并能及时做出洪水预报以指导调度的合理运行。中心站前置机（指通信服务器）与数据库服务器每天24小时不间断工作，随时接收各遥测站发来的水情,二、水情自动测报系统,数据，对接收的水情数据进行分析处理以及存储，中心站系统平台能提供各种丰富的图表信息供用户使用，并需要按用户要求实现水务计算。对各站的水位越限具有告警信息显示，具备Web浏览服务、发布相关调度信息功能。同时具备实时洪水预报与中长期预报；发电计划制作与分析等水调高级应用功能；3.遥测站功能及特点 遥测站采用“无人值守，委托看管、定期巡查”的运行管理模式进行管理。水文测站包括雨量站、水位站、气温站、泥沙站等基本站点。、能够自动实时采集水位、雨量、温度、蓄电池组的实时电压值等数据，并能定时自动地通过通信设备将数据发给中心站。、实时采集的数据变化量（H）超过设定的阈值(阈值可根据,二、水情自动测报系统,实际情况调整)时，能立即自动将当前水位值等水情数据发给中心站；、在遥测站现场可人工设置H、T等参数，中心站可异地遥控更改H、T等参数。、遥测站具有固态存贮器，可存贮12年的数据；、数据发送完毕后具有掉电功能，以节约电能；、具有丰富的自检信息功能，定时向中心站报告；、遥测站的各种设备结构简单、性能可靠及低功耗，并有防潮湿、无雨衰、防雷电、抗干扰、抗暴风等措施，所有遥测站都能够在无人值守的条件下长期连续正常工作。、遥测站数据采集处理器采用模块化设计，结构简单，维护方便，具有良好的多功能扩展配置能力，包括通信方式和接入设备。,二、水情自动测报系统,4.遥测设备集成 根据水情遥测站功能要求，各遥测站设备主要由通信设备、传感器、遥测控制设备、电源设备、安装配件等组成，主要设备组成如下图所示。,二、水情自动测报系统,交流提纲,一、水文学二、水情自动测报系统三、水库调度四、水库调度基本计算五、发电计划与洪水预报六、梯级电站联合调度方案研究,三、水库调度,1、水库调度的概念 一个水库可以有不同的运用方式，因而会带来不同的效益。特别是综合利用的水库，在防洪与兴利方面总是有矛盾的。各兴利部门之间在用水上也有矛盾，要处理好这些矛盾，提高水库的综合效益，就要有科学的运用办法，这个办法就叫水库调度。水库调度也称水库控制运用，是指在水库来水和用水变动的情况下，根据径流的特性和水库的任务要求，有目的、有计划地统筹安排水库蓄水、发电，灌溉（供水）、拦洪与泄洪、发挥水库防洪、发电等综合效益的一种技术措施。简单来说，水库调度就是不断处理和解决来水与用水、各用水部门之间的矛盾，使每一立方水发挥最大的作用。通常将水库调度分为防洪调度和兴利调度两部分。,三、水库调度,2、水库调度的种类 根据水库调度工作的特点，一般可以分为洪水调度和电力（兴利）调度。洪水调度：在确保工程安全的前提下，对调洪和兴利的库容进行合理安排，充分发挥水库的综合利用效益。发电调度：主要是利用水库的蓄水调节能力，重新分配河流的天然来水，使之符合电力系统的发电用水要求和下游农业灌溉用水需求。3、水库调度的基本任务 水库调度的基本任务有如下三项：一是确保水库大坝安全，并承担水库上、下游的防洪任务；二是保证满足电力系统的正常用电和其他有关部门的正常用水要求；三是在保证各用水部门正常用水的基础上力争尽可能充分利用河流水能多发电，使电力系统供电更经济。,三、水库调度,4、水库调度的基本原则 水库调度必须遵循的基本原则是：在确保水电站水库大坝工程安全的前提下，分清发电与防洪及其他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最大；当大坝工程安全与满足供电、防洪及其他用水要求有矛盾时，应首先满足大坝工程安全要求；当供电的可靠性与经济性有矛盾时，应首先满足可靠性的要求。5、水库调度的目的和意义 水电站水库调度的目的是根据规划设计的意图和规定，结合实际情况，充分利用库容，调节水源，在满足工程安全的前提下，妥善处理蓄泄关系，充分发挥水利资源的综合利用效益。既能使水库更好地为国民经济服务，又能正确解决防洪与兴利之间的矛盾，切实做到有计划地充蓄和消落、有目的地拦蓄与泄放，充分利用水库库容，确保水库安全、经济地运行。,6、水库合理调度的方法 实现水库合理调度的方法主要分为常规调度和优化调度两种。常规调度是借助于常规调度图进行水库调度。而常规调度图则是根据实测的径流时历特性资料计算和绘制的一组调度线及由这些调度线和水库特征水位划分的若干调度区组成的。它是水库调度工作的原则和依据，它以月份为横坐标，以库水位为纵坐标，包含防弃水线、上调度线、下调度线等几条指示线划分出的正常工作区、防弃水区、加大出力区、降低出力区等指示区的曲线图。如下图吉林台电站水库运行方式图。,三、水库调度,三、水库调度,三、水库调度,正常工作区 正常工作区是上下调度线之间的部分，也称之为保证 出力区当水库水位处在该区时，电站应按保证出力正 常工作，承担系统调峰、调频和部分事故备用任务。防弃水区 防弃水区是防弃水线以上至正常蓄水位之间的部分，当 水库水位处于该区时，应尽量多发电使水库水位尽快回 落到防弃水线以下，防止可能发生的集中弃水。加大出力区,三、水库调度,加大出力区是上调度线至防弃水线之间的部分，当水库 水位处在该区时，电站出力可在正常出力的基础上加大 10-20，以便水资源得到更加有效的利用。降低出力区 降低出力区是指下调度线以下至死水位之间的部分，当水库水位处在该区时，水库的正常运行将受到一定 的影响。一般情况下，水库汛期限制水位按不同时期的防弃水 线控制。当水库运行在防洪区由汛期限制水位控制，考虑水库防洪要求，汛期水库水位控制在汛期限制水位以下运行，以利于水库安全度汛；,三、水库调度,优化调度是借助于优化方法寻求水库最优运行方式的一种调度方法，它能够更有效地利用水库的调蓄能力，获得更大的经济效益，最大限度提高水资源利用率。效益最大化和耗水率最小成为水电站优化调度的目标。合理安排发电厂的机组在不同时刻的出力，降低运行成本，已成为各发电厂目前必须重视的课题。水库优化调度的基本内容是：根据入流过程，通过最优化方法，寻求最好的调度方案，即按这种方案蓄泄，可以使防洪，灌溉、发电、航运等各部门所构成的总体不利影响在容许的范围内，整个计算周期总的效益最大，或在效益基本满足要求的情况下，使不利影响最小。,三、水库调度,7、水库调度的工作内容 编制年、季、月、旬、日发电量计划 编制水库调度方案和汛期洪水调度方案 水文气象预报 日常工作，如每天（周、季、月）的报表、监视并收集 上游雨情水情、机组运行工况、协调下游水管部门的用 水、进行流域平均雨量的计算、水库水量平衡的计算、编制洪水预报和泄洪方案等 对外联系（中调、水管部门、防洪办、上下游电站等）汛前、汛中、汛后检查,三、水库调度,汛后总结 包括当年各个时期发生的一些大的事情或问题、存在问题的整改、仍存在的问题的整改计划、将预报与实况进行比较进行预报精度的统计分析、遥测系统畅通率及可用度统计分析、调度计划执行情况、主要的经验教训、水库调度指标尤其是经济指标的资料整编以及当年的水库实测资料等。水库运行参数的复核 当电厂投入运行后，随着时间的延续，原来据以规划、设计选择水电厂及其水库参数的一些基本资料、条件和任务等，将会发生,三、水库调度,这样那样的变化（上游建电站、人类活动、电力系统需求、农灌、自身设备等），这些变化直接影响到电站及水库的运行方式和效益。为了使运行调度方案、计划更符合实际情况，所以必须对电站、水库的一些参数进行复核和修正。8.水库的特征水位及相应库容 水位：指水面在某一基准面以上的高度；死水位：水电厂在正常运行情况下，水库允许消落到的最低水位，我厂还设置有极限死水位，就是遇到特枯水年份允许消落到的水位，其确定在引水口以上一定的高度。死水位对应的库容为死库容；死库容不起调节作用。,三、水库调度,正常蓄水位：水库在正常运行情况下，为满足兴利的要求，在开始供水时蓄到的水位，该水位与死水位之间的库容为兴利库容（调节库容）；运行设计要经过审核后才可以更改，一般不允许任意改动。防洪限制水位：水库在汛期允许兴利蓄水的上限水位，也是水库在汛期的起调水位；防洪高水位：为了拦蓄下游防护对象的标准洪水时，坝前达到的最高水位，防洪高水位与防洪限制水位之间的库容为防洪库容；,三、水库调度,设计洪水位：水库遇设计洪水在坝前达到的最高水位，该水位与防洪限制水位之间的库容为拦洪库容；校核洪水位：水库遇校核洪水在坝前达到的最高水位，该水位与防洪限制水位之间的库容为调洪库容；总库容：校核洪水位以下的全部库容；有效库容：校核洪水位与死水位之间的库容。,三、水库调度,特征水位及相应库容示意图,交流提纲,一、水文学二、水情自动测报系统三、水库调度四、水库调度基本计算五、发电计划与洪水预报六、梯级电站联合调度方案研究,四、水库调度基本计算,1.水库基本计算原理水库水量平衡 水量平衡是自然界水分的最基本变化规律，也是我们进行水库调度和水务计算的基本准则，水库水量平衡系指在某一区域、任意时段内，其来水量等于去水量加上蓄水增量，对水库来水就是某一时段内，入库水量和出库水量之差等于这一时段内水库蓄水量的变化，即：WQT（s）W入W出VW出W发电+W弃水+W损失,四、水库调度基本计算,W损失W蒸发+W渗漏+W结冰V=V期末-V期初式中：W入某一时段内水库的入库水量，一般是天然河流的天然来水量,m3；W出 该时段内水库的出库水量，包括各部门的兴利用水，水库蒸发渗漏损失，以及汛期的弃水，m3；W兴 包括电厂的发电用水及其他不通过水轮机而单独引用的兴利用水，m3；W弃 水库汛期的弃水量，m3；W损 水库蒸发、渗漏、结冰等损失量，m3；,四、水库调度基本计算,V该时段内水库蓄水量的增减值，蓄水量增加为正，蓄水量减少为负,m3；Q计算时段内的平均流量,m3/s T 计算时段,t.2、常用的计算方法：流量=水量/t（t-时段长的秒数）供蓄水量=时段末库容-时段初库容供蓄流量=供蓄水量/t（t-时段长的秒数）出库流量=发电流量+弃水流量+损失流量水头=上游水位-下游水位入库流量=供蓄流量+出库流量,四、水库调度基本计算,耗水率=发电用水量/发电量K值=平均出力/发电流量/平均水头平均出力=发电量/运行历时 总效率=平均出力/9.81/发电流量/平均水头*100%水轮机效率=总效率/发电机效率3、水能利用提高率的计算方法a、水能利用提高率按电力工业部给定如下公式计算：水能利用提高率=（N实际-N考核）/N考核100%式中:N实际-年实际发电量（亿千瓦时）,四、水库调度基本计算,N考核-按当年实际来水核定，执行原水利电力部颁发的水电站增发电量考核办法（扣除经网、局核定因调度原因使电厂减发的电量）（亿千瓦时）。b、考核电量计算公式为：N=KQHT（亿千瓦时）N=KQHrT（适用弃水期）式中：N-计算考核电量（亿千瓦时）Q-发电流量（立方米每秒）H-毛水头（米）T-运行历时（时）,四、水库调度的基本计算,r-弃水期的负荷率;r=N/（Nmax）（N-日平均负荷;Nmax-装机容量或预想出力）有关说明：（1）年考核发电量按当年实际来水量核定。依据原水利电力部颁发的水电站节水增发考核办法（扣除经网、省局核定的因调度原因使电厂减发的电量）计算，其计算程序及有关参数须经审核部门统一审定。（2）考核计算程序中综合出力系数K值，应结合本年度前五年的实际平均水平论证确定。（3）考核计算程序中弃水期发电负荷率 值，采用本年度弃水日实际发电负荷率的平均值。（4）新投产电厂在尚未进行能量指标复核,四、水库调度的基本计算,之前，其综合出力系数K值原则上按设计值复核，如需变更应根据实际运行资料或实验资料经论证审批确定。在具备条件后，应及时进行能量指标复核。4、水电站时段水情的计算 水电站的时段水情计算严格按照水量平衡原理进行计算复核，即：W入W出+V W出W发电+W弃水+W损失 V=V期末-V期初,交流提纲,一、水文学二、水情自动测报系统三、水库调度四、水库调度基本计算五、发电计划与洪水预报六、梯级电站联合调度方案研究,五、发电计划与洪水预报,1、计算年、季、月、旬、日发电计划的目的、要求及计算方法：a、目的：合理安排发电计划，充分利用水能，尽量减少弃水，提高水量利用率。b、要求：本水库防洪、兴利库容完全重迭，（4-6）月份发电满足防洪要求。蓄水期（7-9）月份维持较高的水头运行，按天然来水尽量多发，其余时间为系统调峰、调频和短时间的事故备用，保证系统的稳定运行。c、计算方法：年计划必须把长期水量预报和保证率结,五、发电计划与洪水预报,合起来，根据水库经济调度暂行条例规定，可以采用保证率70%的来水量，按典型年分配形式计算。旬、月、季发电计划主要按中期水文、气象预报推求出来的入库流量，按年调度图操作进行计算。日发电计划主要按短期天气预报或按退水过程估得入库流量进行操作计算。2、日发电量计划编制过程 a、收集本日发电负荷安排、预计该日入库流量、预计该日平均水头。b、根据日发电负荷、平均水头在HNQ曲线查出本日发电流量。,五、发电计划与洪水预报,c、由发电流量和入库流量求出本日24时水库水位。d、收集次日库水位控制要求。e、根据次日库水位变化求出次日出库流量。f、由次日出库流量查下游水位流量关系曲线求出次日平均尾水位。g、根据次日库水位、尾水位求出次日平均水头。h、根据次日平均水头、发电流量（出库流量）查HNQ曲线查出次日平均负荷。i、根据次日平均负荷即可求出次日（024时）日发电量计划。,五、发电计划与洪水预报,3、年度生产计划的编制方法与步骤 在实际工作中年度生产计划的编制一般采用70%频率来水及气象预报雨量进行计算方法.步骤如下:a、在年平均流量频率图上查出70%频率的年平均流量Qp b、根据Qp0选择典型年,典型年平均流量为Q典；c、将典型年各月流量按系数K进行修正 K=Qp/Q典；d、将修正后的各月流量减去各月相应的损失即为70%频率各月来水Qe；e、根据各月来水Qe其控制水位按调度图的要求进行水能计算操作,得出其相应各月平均出力.电量.月末水位等指标上报。,五、发电计划与洪水预报,4、常用洪水预报方法的基本原理(一)水库水文预报(1)水库水文预报的内容分类 水文预报的任务是对自然界各种水体未来的水文现象做出预报。按照预报水体所处的空间位置的不同分为海洋水文预报、地下水文预报和陆地水文预报。按照预报的预见期的长短分为短期与中长期预报。短期预报预见期很有限的，小流域只有几个小时，大流域不过,五、发电计划与洪水预报,几天。长期水文预报预见一般不超过一年。(2)水库水文预报与计算的研究途径 水文预报与计算都是对未来水文现象的变化做出预报。短期水文预报是着眼于预报正在发生或出现的水文现象。这种预报为防汛抗旱调度利用水利资源服务，往往需要得出未来水文现象逐日逐时的变化。水文计算是为工程的规划设计服务，要考虑工程建成后在长期运行中的情况，所以要求预报的是未来几十年、几百年、甚至更长时间内水文现象可能的变化。短期预报是采用成因分析的预报方法。水文计算主要采用数理统计的方法。,五、发电计划与洪水预报,(二)降雨径流预报的原理 降雨径流预报包括两部分内容，一是一次降雨可以产生多少径流量，二是这些径流量将在流域出口断面形成一个什么样的洪水过程，即产流与汇流。（三）流域径流过程预报的依据 流域径流过程预报是由降雨产生的径流如何成为流域出口断面的径流过程。这类预报方法是以降雨在流域上的产流和汇流规律为依据。径流过程预报是以径流在流域上汇集的客观规律为依据的。径流在流域上汇集到出口断面经过了坡地汇流与河网汇流两个阶段，总称流域汇流。由降雨产生的径流，常分成地表径流和地下径流回归河槽。,五、发电计划与洪水预报,5、洪水预报方法（1）降雨径流相关图 降雨径流相关图是指根据流域的产流规律，用实测雨洪资料建立的降雨量与径流量的相关关系，或加入主要影响因素作参数的复合相关关系。作为洪水预报方案，这类相关图都是用次降雨与次径流资料制作的。（2）单位过程线法 在单位时段t内，由均匀分布在流域上一个单位径流量（径流深）所汇集成的流域出口站径流过程线称为单位过程线。在我国，单位径流深常用10mm。同一流域，同一洪水，选取的时段t不同，得到的单位线也不同。不同时段的单位线不能任意移用。,五、发电计划与洪水预报,6、洪水要素预报（1）洪水总量预报 一次降雨产生的径流量R乘以流域产流面积A就得到一次洪水总量，单位以m3计。因此流域的产流预报方案也就是洪水总量的预报方案。（2）洪峰流量预报 同一流域，一般情况下径流量大的洪峰流量也大，径流量小的则反之。因此可以建立一次降雨产生的次径流量与洪峰流量的相关关系，简称峰量关系。（3）洪峰出现时间预报 如把自降雨开始、净雨开始或净雨中心至洪峰出现的时距称为洪峰滞时，则预报的洪峰出现时间可用已知的开始时间加预报的洪峰滞时而得。一个流域洪峰滞时的长短与径流的汇集长度及洪峰传播速度有关。由降雨或净雨开始时间加汇流时间就可得到洪峰出现时间。,五、发电计划与洪水预报,7、洪水预报模型(1)产汇流模型 a)新安江降雨径流模型 新安江降雨径流模型于1973年得出，现已较广泛的应用于我国湿润地区及部分半干旱地区。它是一个具有分散参数的概念性模型，当流域面积较小时，新安江模型采用集总模型，面积较大时，采用分单元模型。分单元模型把流域分为若干单元面积，对每个单元面积，利用河道汇流曲线计算到达流域出口断面的流量过程，然后经过河道洪水演算，把每个单元的出流过程相叠加，从而获得流域出口断面的总出流过程。新安江模型的产流原理为蓄满产流，模型的核心是流域蓄水容量曲线，适用于植被较好、蓄水层较薄的湿润和半湿润地区。,五、发电计划与洪水预报,b)新安江改进型融雪径流模型 新安江改进型融雪径流模型在新安江模型的基础上增加了积雪与融雪模型。即以积雪的形式存蓄降水，在融雪时把水放出，这是含有融雪结构流域的重要水文过程。从物理学观点来看，融雪和蒸发过程十分相似，两者均属热力学过程，可以用能量平衡法处理。融雪能量由以下几方面取得：(1)净辐射；(2)来自上覆空气中的感热传导及对流输送；来自上覆空气中的水汽凝结热；(4)来自下垫面土壤的传导；(5)同时降雨供给的热能。国外已经研制了利用辐射、风速、露点和湿度的实测资料计算这些因素引起的各融化分量的程序，这一程序对输入的要求很严格，因此它的应用仅限于有很好仪器设备的实验流域。所以，目前含有融雪结构的流域模型大都采用了只需利用气温资料的精髓，并根据当地资料情况加入尽可能详细的模拟方法，以期获得较好的精度。,五、发电计划与洪水预报,c)SRM 融雪径流模型 SRM模型的计算原理是分别计算每天的融雪和降水所产生的水量，并将它们叠加到所计算的退水流量上，得到每日的日径流量。(2)河道汇流模型 河道洪水演算是指根据河段上断面的洪水过程推求河段下断面未来的洪水过程，目前河道洪水演算中，最具代表性的水文学方法为马斯京根法。马斯京根法结构简单，参数物理意义明确，并在我国应用广泛。a)马斯京根河道汇流模型 分段马斯京根演算就是将演算河段划分为 n 个单元河段。用马斯京根方法连续进行 n 次演算，以求得出流过程。马斯京根方法最早是在马斯京根河流域上使用，因此称为马斯京根法，该法主要是建立马斯京根槽蓄曲线方程，并与水量平衡方程联立求解，进行河段洪水计算。在有支流汇入的情况下采用“先演后合法”进行计算，即分别计,五、发电计划与洪水预报,算出各支流的洪水演算公式，将每个上游站的流量分别进行演算，然后相加而求得出流过程。b)流量演算法 流量演算法是利用河段的水量平衡原理和蓄泄关系把河段上下游断面的入流量过程演算成下游断面的出流量过程的方法。它是河道非恒定流计算中的一种近似简解方法。这种方法在河段短期洪水预报和河 道洪水分析计算中被广泛采用。它根据河道洪水波运动原理，分析洪水波上任一位相的水位沿河道传播过程中在水位值与传播速度上的变化规律。即研究河段上、下游断面相应水位间和水位与传播速度之间的定量规律，建立相应关系，据此进行预报，如下图所示。,五、发电计划与洪水预报,五、发电计划与洪水预报,8、中长期预报 径流的中长期预报已经成为当今水资源开发利用中不可缺少的非工程措施、它对于水库调度、防洪减灾、科学治水等方面都起到不可替代的作用。根据发布预报的预见期，通常把预见期在 3 天至 15 天的称为中期预报，15 天以上 1 年以内的称为长期预报，一年以上称为超长期预报或者称为水情展望。在长、中、短三种预报结合应用时，一般是以长期预报作为调度控制，以中期预报进行逐月、逐旬用水计划修正，径流的中长期预报方法，现阶段基本分为数理统计法、大气与非大气因子法以及模糊数学法三大类，分别侧重于寻求径流中长期变化的随机性、确定性和模糊性规律。,五、发电计划与水文预报,数理统计法基本原则是从大量历史资料中应用于数理统计的方法去寻找水文要素历史变化的统计规律和关系，然后应用这些规律来进行预报。大气与非大气因子法工作主要是分析宇宙地球物理因素的长期变化引起水文要素变化的规律，并用以预报。近年来不少的研究主要集中于太阳的活动，海洋状况（主要是海水表面温度与海水），星际引力，地极移动振幅及地球自转角速度的变化等。目前，针对类似于新疆区域气候地理特性研究，中长期预报模型将侧重于选取人工神经网络、支持向量机及门限多元回归等多种非线性预报方法，并充分考虑该地区融雪对径流的影响，将气温、积雪厚度、积雪面积、雪密度等信息纳入到模型中，作为影响因子，参与预报计算。,交流提纲,一、水文学二、水情自动测报系统三、水库调度四、水库调度基本计算五、发电计划与洪水预报六、梯级电站联合调度方案研究,六、梯级电站联合调度方案研究,水库群的类型 按照各水库的的相互位置和水力联系的有无，水库群又分为：串联、并联及混联三种水库群。串联水库群是指布置在同一条河流、形如阶梯的水库群，即梯级水库群。梯级水库群各库的径流之间有直接的上下联系，有时水头和落差也相互影响。按照各库间回水的衔接与否，又分衔接梯级、重叠梯级和间断梯级三种。并联水库群是指相邻的几条干支流或不同河流上的一排水库。并联水库有各自的积水面积，并无水力上的联系，仅当为同一目标工作时，才有水利上联系。混联水库群是串联与并联混合的水库群。由于目前大多数河流均具有发电、防洪、灌溉等综合利用目标，因此大多数情况下是综合利用的梯级水库群。,六、梯级电站联合调度方案研究,梯级水库群的工作特点 梯级水库群的工作特点主要表现在四个方面：1、库容大小和调节程度上的不同。库容大，调节程度高的水库常可帮助调节性能相对较差的水库，发挥“库容补偿”调节的作用，提高总的开发效果或保证水量。2、水文情况的差别。由于各库所处的河流在径流年内和年际变化的特性上存在差异，在相互联合运行时，可提高总的保证水量或保证出力，起到“水文补偿”的作用。3、径流和水力上的联系。梯级水库群径流和水力上的联系将影响到下库的入库水量、上库的落差等，使各水库无论在参数（正常蓄水位、死水位、装机容量、溢洪道尺寸等）选择或控制运用时，均有极为密切的相互联系，往往需要统一研究决定。4、水利和经济上的联系。一个地区的水利任务，往往不是由单一水库所能完全解决的，如：下游的防洪要求、大面积的灌溉需水，及电网的电力供应等，往往需要由同一地区的各水库共同解决，这就使组成梯级水库群的各库之间具有水利和经济上的一定联系。,六、梯级电站联合调度方案研究,梯级水电站群的运行特点 与单电站的运行相比，梯级水电站群的运行具有以下特点：1、发电水量的联系。下游梯级电站的发电水量主要取决于上游水电站的下泄水量，因此，下游水电站的发电量受上游电站的发电量的影响明显。此外，汛期，在准确进行洪水预报的基础上，实行上下游的梯级联合运行，做到汛前适当降低水位，拦蓄洪水能力：汛终及时拦蓄洪水尾巴，增大枯水期发电量。2、发电水头的联系。梯级水电站群间还存在水头上的联系，下游水库若库水位过高，则抬高了上游电站尾水位，降低水头，减少发电量；下游水库若库水位过低，则自身发电水头可能降低，亦导致发电量减少。3、调频调峰的联系。梯级水电站群往往供同一电力主网，且大多承担系统的调频调峰任务，梯级电站通过联合运行，合理安排运行方式，减少弃水量，同时还可增加系统的调峰容量，提高电网运行的安全稳定性。,六、梯级电站联合调度方案研究,梯级联合防洪调度方案 梯级水库防洪调度的主要内容是研究在保证自身水库大坝安全的前提下，梯级水库承担其下游共同的防洪任务时的洪水调度方法，同时，对各水库的蓄洪泄洪次序作出决策。梯级水库防洪调度必须根据水库安全标准、下游防护对象的防洪标准及防洪控制点河道安全泄量，研究如何通过梯级中各水库的联合调控，以达到防洪任务的要求。对下游防洪标准设计洪水，必须结合干支流水库控制面积的情况，考虑干支流及区间洪水的地区组合，及相对应的干支流水库调控洪水的方式。,六、梯级电站联合调度方案研究,梯级联合防洪调度方案 防洪优化调度准则：1、最大消峰准则。即洪峰流量得到尽可能大的消减。2、最小成灾历时准则。即防洪控制断面流量超过其安全泄量历时越短越好。3、最大防洪安全保证准则。即在满足下游防洪控制断面安全泄量的条件下，尽可能多下泄，留出防洪库容，给以后可能发生的大洪水使用。上述准则中，1、2将满足下游防洪要求置于次要位置，因此多出现较大洪水时使用，3则适用于稍小洪水。在实际应用中，最大消峰准则采用最多。,六、梯级电站联合调度方案研究,梯级联合发电调度方案 以电力系统运行信息、负荷预测（或计划）和水文预报成果、实时径流（洪水）预报成果为基础，在满足喀什河梯级各电站发电调度规程和综合利用要求的前提下，利用先进的优化调度模型和算法，确定各梯级电站运行方式以及系统电力负荷在各水电站间的分配，合理制定各水电站的发电计划。根据流域梯级水库调节性能的差异，按调度周期分为短期发电优化调度和中长期发电优化调度，并以短期调度为主。(一)、中长期优化调度 是以年为周期，以月（旬）为调度时段，研究年内各月（旬）喀什河流域梯级水库电站的联合优化运行方式，以达到充分利用水能，增加发电量和保证系统安全运行的目的。,六、梯级电站联合调度方案研究,研究内容包括：a）梯级水电站群中长期发电优化调度模型的建立以及优化调度方案研究；主要包括优化目标的选择，水库电站约束条件的处理，优化方法的选择等。优化目标可选全梯级计算期发电量最大、发电收入最大、梯级蓄能最大等。b）在全面考虑来水趋势、年度检修计划及用电负荷分析预测的基础上，计算梯级水电站群全年发电量并合理分配到年内各月(旬);c）梯级水电站群年内逐月滚动实施方案研究：根据中长期径流预测，滚动调整梯级电站调度方案，使余留期效益最大。(二)、梯级电站短期发电优化调度 梯级水电站短期发电调度的研究目标是确定各梯级电站短期内运行方式以及系统电力负荷在各水电站间的分配，在更接近水库、电站实际运行状况,六、梯级电站联合调度方案研究,下制定水电站的发电计划。研究内容包括：a）各梯级水电站日内发电优化运行方式研究：在电价及发电水量给定的条件下，研究日电量在各梯级电站日内各时段的最优分配；b）在日拟发电量给定的前提下，进行总电量在各梯级电站的分配，使得梯级蓄能最大；c）月度发电计划逐日跟踪、滚动分析。d）在一些节假日或者用电高峰期采用特殊的调度方式以满足电网的特殊需求。,六、梯级电站联合调度方案研究,(1)短期（日）发电效益最大模型 在一定的用水量条件下，合理配置各电站用水量在时间上的分配，充分将水电站水量利用起来，同时满足一天内的其它时段对水量和电量的约束。一般来讲，要想获得一天的整体泄水量，有两种方法：一种方法是直接确定发电用水量大小，主要用在调节性能较好的水库；另一种是通过水位的变化范围间接控制发电用水量，主要用在调节性能较差的水库。(2)短期（周或日）耗水量最小模型 在给定梯级水电站总负荷的情况下，如何分配负荷以求得梯级各电站负荷计划，使梯级耗水量最小。,六、梯级电站联合调度方案研究,(3)短期耗能量最小模型 在保证完成系统负荷需求（发电量）的条件下，尽量减少用水量，抬高水头，增加水库系统蓄能，为以后水电系统的安全、稳定、经济运行创造条件。已知各水电站初水位，给定流域梯级水电站总负荷曲线(过程)，在满足各种约束条件下，求各水电站的发电出力过程等，使得控制期末梯级水库群总蓄能最大。,