考虑稳定性和空蚀磨损性能的水电站优化调度系统
徐洪泉 王万鹏
(中国水利水电科学研究院 北京市 100038)
摘要:文章简单介绍了水电站优化调度运行的重要性及可行性,介绍了动态规划法在水电站
优化运行中的应用,通过和其它方法的比较,从功能、精度和优化时间等方面介绍了其优越
性.文章特别强调了优化运行必须考虑稳定性及抗空蚀磨损性能,进行多目标函数优化,探
讨了稳定性、减轻泥沙磨损及空蚀在优化运行中的作用及体现方式.文章还介绍了采用毛水
头或净水头对水电站优化调度的区别及影响、采用净水头进行优化的重大意义及我们的优化
方法.
关键词:水电站 安全 优化调度 动态规划 省水 稳定性 空蚀磨损 净水头
我国的水电建设近几年有了突飞猛进的发展,总装机容量已于 2009 年底超
过了 1.8 亿kW,接近技术可开发量的三分之一.尤为重要的是,抽水蓄能电站
的建设有了突飞猛进地发展,全国总装机容量已接近 1000 万kW.
水电站建设的快速发展,特别是抽水蓄能电站的大量投入,使电网调节能力
大大提高,运行质量大幅度提高,给水电站优化调度提供了更大可能.同时,水
电站规模的增大,水电装机容量的增加,也更增强了水电站优化调度运行的必要
性.规模大了,优化难度增加,但效益会更加显著.
考虑稳定性和空蚀磨损性能的水电站优化调度系统不仅可省水多发电,还可
保持机组运行稳定,减轻水轮机空蚀磨损,保障电站运行安全.俄罗斯萨彦-舒
申斯克水电站 2009 年8月17 日因一台机组剧烈振动而将密封螺栓和密封板撕
裂,并进而造成冒水和抬机,水淹并冲毁厂房,3 台水轮发电机组彻底被毁,其
余水轮发电机组全部受损,并造成 75 人死亡.俄罗斯政府组织的事故分析报告
认为,没有避开振动区运行是诱发事故的主要原因.因此,在今后的电站调度运
行中,不仅要考虑效率和出力,还必须考虑稳定性和空蚀磨损等性能,以保证机
组运行的长期稳定和安全.
1 水电站优化调度方法选择
1.1 水电站优化调度方法概述
水电站优化调度的方法很多,有微增率法、分支界限法、线性规划法、非线
性规划法、动态规划法、遗传算法和神经网络算法等.
微增率法原理比较简单,但需要对每一组合的动力特性作相关计算,工作量
大,对于机组台数比较多的电站几乎无法实现.分支界限法属对机组进行组合优
化的辅助编排方法,是将可能组合集分支为几个子集,这些子集又分支为更小的
子集,比较复杂.由于水电站优化调度属非线性问题,用线性规划法在将目标函
数及约束条件线性化时会引入误差,并可能引发震荡或收敛缓慢,故鲜见采用.
非线性规划法要求模型连续可导,目前还没有非常成熟的算法,现有的算法或多
或少存在计算量大、收敛性差、稳定性不好等问题,限制了其采用.
遗传算法和神经网络算法是新兴的智能化优化算法,可以处理高维、离散、
非凸的非线性问题,现正在如火如荼的进行应用探索.但是,由于其属新兴技术,
还有其不成熟的一面.以遗传算法为例,其容易发生"早熟"或非全局性收敛、
收敛速度缓慢等问题,需根据电站条件及优化要求进行改进【1】.
在我们的水电站运行优化中,由于目标函数包含省水、稳定和减轻空蚀、磨

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