一种梯级电站水库错峰电量补偿方法

摘要

本发明公开了一种梯级电站水库错峰电量补偿方法，具体包括，主汛期某电站上游水库存在较大弃水风险时的水位时，上游水库采取停机、关闸或减小闸门开度拦蓄等方式为下游水库拦蓄，使得下游水库减少或避免溢洪的水量为上游水库的有效拦蓄水量，通过上游水库的有效拦蓄水量计算下游水库的增发电量，根据增发电量，下游水库对上游水库进行电量补偿。本发明通过上游水库为下游拦蓄、错峰，使得下游增发的电量补偿一部分至上游，使得梯级间水量利用达到最大化，大大提高了各水库错峰调度的积极性，且对梯级优化调度有长远的指导意义。

说明书

技术领域

本发明涉及一种梯级电站水库错峰电量补偿方法，属于水利水电技术领域。

背景技术

梯级水电站的工作状况与非梯级开发的独立电站运行模式差异显著。梯级水电站具有独立运行电站所没有的一些工况特征，这主要是：梯级水电站对河流的水能利用特征非常明显；在水头利用上，是分级开发、分段利用；在水量利用上是多次开发、重复利用，因此，在上下梯级之间表现出明显的相互影响的制约。由于整个梯级都受到上游来水的影响、下游梯级都受到上游水库调节能力的制约、下一梯级受到上一梯级运行工况的制约，因此梯级电站的调度不仅有各个电站的合理运行调度问题，而且有整个梯级的优化调度问题。所以，梯级电站必须实行整个梯级的统一调度，实现整个梯级效益最大化。

在梯级电站水库中，由于各流域的水文地理特征差异大，水雨情特征不一致，各水库调节性能又不尽相同，且各电站装机容量大小不一，然而上、下游水库之间存在着密切的水文水力联系，具有显著的库容补偿与水文补偿作用。以往的单库优化调度可以实现一个水库或几个水库的自身效益，但难以体现梯级之间的调节补偿，无法实现整个梯级效益的最大化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种梯级电站水库错峰电量补偿方法，通过上游水库为下游拦蓄、错峰，使得下游增发的电量补偿一部分至上游，使得梯级间水量利用达到最大化。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种梯级电站水库错峰电量补偿方法，包括以下步骤：

1)判断主汛期某电站上游第i个水库是否存在较大弃水风险时的水位，所述存在较大弃水风险时的水位是指主汛期电站上游第i个水库水位超过值，是指上游第i个水库接近正常高水位或为汛期限制水位，其中，0＜i≤2；

2)主汛期某电站上游第i个水库水位超过时，上游第i个水库采取停机、关闸或减小闸门开度拦蓄的方式为下游水库拦蓄，使得下游水库减少或避免溢洪的水量为上游第i个水库的有效拦蓄水量，通过上游第i个水库的有效拦蓄水量计算下游水库的增发电量E_Δ；

3)下游水库对上游水库进行电量补偿。

前述的步骤1)中，接近正常高水位是指上游第i个水库水位与正常高水位之间的落差不超过某一阈值X_i：

X_i＝(Z_i正-Z_i死)×0.1

其中，Z_i正为上游第i个水库的正常高水位，Z_i死为上游第i个水库的死水位。

前述的步骤1)中，值的计算方法为：

若上游第i个水库接近正常高水位，则：

若上游第i个水库存在汛期限制水位Z_i限，则为该汛期限制水位，即：

前述的步骤2)中，下游水库的增发电量E_Δ的计算方法为：

(2-1)计算拦蓄的初时间和末时间：

拦蓄的初时间T_i初定义为：上游第i个水库水位超过水位上涨时的时间；

拦蓄的末时间T_i末定义为：在拦蓄的初时间T_i初之后，上游第i个水库水位开始下降时的时间；

(2-2)计算上游第i个水库的有效拦蓄水量计算公式如下：

其中，V_i初为上游第i个水库T_i初时的库容，V_i末为上游第i个水库T_i末时的库容，Δt为上游第i个水库到下游水库的传播时间，v_T初+Δt为下游水库T_i初+Δt时的库容，v_正为下游水库正常高水位的库容；

若则进行下一步计算；若则计算结束；

(2-3)计算增发电量E_Δ，计算公式为：

其中，k为下游水库的综合出力系数，h为计算时段内的平均水头。

前述的步骤3)中，进行电量补偿的原则为：

若计算时段内，上游第i个水库未产生溢洪，则下游水库为上游第i个水库的补偿电量E_Δi为：

E_Δi＝E_Δ×0.3

若计算时段内，上游第i个水库产生溢洪，则下游水库为上游第i个水库的补偿电量E_Δi为：

E_Δi＝E_Δ×0.5。

前述的补偿电量实行总量控制，第i个水库全年得到的补偿电量不超过设定值：

E_i＝E_i设×0.02

其中，E_i为上游第i个水库全年得到的补偿电量高线值，E_i设为上游第i个水库的设计发电量。

本发明所达到的有益效果：

通过上游水库为下游拦蓄、错峰，使得下游增发的电量补偿一部分至上游，使得梯级间水量利用整体达到最大化，大幅提高上游水库错峰调度的积极性。该方法对梯级水库优化调度工作有长远的指导意义。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

为进一步做好水库优化调度工作，在主汛期确保安全度汛的前提下，充分利用水力资源，尽量减少流域区间弃水损失，实现流域梯级发电效益最大化，现提供一种对流域梯级电站水库优化调度实行错峰电量补偿的方法，具体如下：

step1：计算主汛期某电站上游第i(0＜i≤2)个水库存在较大弃水风险时的水位。主汛期上游电站水库水位超过时，是指上游第i个水库接近正常高水位或为汛期限制水位，存在较大弃水风险。

(1)这里的接近正常高水位是指上游第i个水库水位与正常高水位之间的落差不超过某一阈值X_i。

X_i＝(Z_i正-Z_i死)×0.1

Z_i正—上游第i个水库的正常高水位；

Z_i死—上游第i个水库的死水位；

如，某一电站上游第2个水库的正常高水位为745m，死水位为691m，则阈值X₂为5.4m，此水库接近正常高水位是指水库水位在739.6m以上，即为739.6m。

(2)若水库存在汛期限制水位，则为汛期限制水位。

Z_i限—上游第i个水库的汛期限制水位。

如，某一电站上游第1个水库的正常高水位为1145m，死水位为1126m，汛期限制水位为1142m，则此水库为1142m。

Step2：主汛期某电站上游第i个水库水位超过时，上游第i个水库采取停机、关闸或减小闸门开度拦蓄等方式为下游水库拦蓄，使得下游水库减少或避免溢洪的水量为上游第i个水库的有效拦蓄水量，通过上游第i个水库的有效拦蓄水量计算下游水库的增发电量E_Δ。计算方法如下：

(1)计算初时间和末时间：

计算初时间T_i初：

上游第i个水库水位超过水位上涨时的时间为t_in，T_i初＝t_in。

计算末时间T_i末：在时间T_i初之后，上游第i个水库水位开始下降时的时间为t_im，T_i末＝t_im。

(2)有效拦蓄水量计算：

上游第i个水库T_i初时的库容为V_i初，T_i末时的库容为V_i末，上游第i个水库到下游水库的传播时间为Δt，则上游水库有效拦蓄水量计算如下：

—上游第i个水库的有效拦蓄水量；

V_i初—上游第i个水库T_i初时的库容；

V_i末—上游第i个水库T_i末时的库容；

v_T初+Δt—下游水库T_i初+Δt时的库容；

v_正—下游水库正常高水位的库容；

若则进行下一步计算；若则计算结束。

(3)增发电量E_Δ计算：

E_Δ—下游水库的增发电量；

k—下游水库的综合出力系数；

h—计算时段内的平均水头。

Step3：上游水库通过有效拦蓄，使得下游水库产生增发电量E_Δ，则下游水库对上游水库进行电量补偿，计算补偿电量。

(1)若计算时段内，上游第i个水库未产生溢洪，则下游水库为上游水库的补偿电量E_Δi计算如下：

E_Δi＝E_Δ×0.3

E_Δi—下游水库对上游第i个水库的补偿电量；

(2)若计算时段内，上游第i个水库产生溢洪，则下游水库为上游水库的补偿电量E_Δi计算如下：

E_Δi＝E_Δ×0.5

(3)补偿电量实行总量控制，第i个水库全年得到的补偿电量不超过设定值E_i。

E_i＝E_i设×0.02

E_i—上游第i个水库全年得到的补偿电量高线值；

E_i设—上游第i个水库的设计发电量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。