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汛末优化调度策略在红水河流域梯级电站的研究和应用

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成果主要完成人

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项目概况

1、立项背景 龙滩水电站位于西江干流红水河河段,是控制西江洪水的关键工程,是南方电网的骨干电源,具有防洪、发电、航运等综合效益。岩滩水电站位于龙滩水电站下游,是广西电网的主要调峰电源。龙滩、岩滩水电站建成后,在流域防洪、发电、供水、航运等方面发挥了重要的作用。随着流域经济社会的快速发展和人民群众物质生活水平的日益提高,流域水资源供需矛盾、电力供需矛盾日益突出,流域饮水安全、水环境安全和电网运行面临严峻的挑战。新形式下,加强对骨干水库的调度管理,通过优化龙滩、岩滩水电站调度规则,在确保防洪安全的基础上利用部分防洪库容拦蓄洪水资源,是解决上述矛盾的有效途径,对规范洪水管理、优化配置水资源、维系优良生态,充分发挥骨干水库的综合效益,实现防汛抗旱工作“两个转变”,保障流域防洪安全、饮水安全和水环境安全,促进流域经济社会和生态环境的可持续发展具有重要意义。 2、主要做法 根据龙滩、岩滩水电站历史资料、设计报告等基础资料,分析红水河流域暴雨、洪水特性,通过实时预报新技术分析2015年红水河流域汛末水雨情形势,编制2015年龙滩与岩滩水电站汛末优化调度方案,主要任务是:一是根据龙滩历史资料、设计报告及流域前期雨水情,采用多种水文预测方法对后汛期来水进行预测;二是根据2015年汛末雨水情预报成果,在分析西江流域汛末洪水特性、汛末蓄水主要制约因素、预泄能力、汛末最高可蓄水位的基础上,拟定汛末联合调度蓄水方案;三是根据拟定的汛末优化调度方案,对典型年、相似年洪水分析调度方案的防洪风险应对措施,根据分析结果推荐汛末联合调度蓄水方案;四是在调度实施过程中,按滚动雨水情预报成果,结合电网发电、水库蓄水、下游防洪压力等实际情况,进一步对联合调度方案进行动态调整;五是方案实施完成后,对2015年汛末联合调度蓄水方案在防洪风险控制、洪水资源化利用、发电等方面的作用和效果进行综合性评价。 3、功能效果 技术经济指标 (1)、提前蓄水对枯季径流的补偿作用 龙滩与岩滩水电站开展汛末联合调度蓄水方案研究,提出科学合理的调度方式,相互配合调节,保证了汛末蓄水安全,两水库联合蓄水调度在枯水期水量调度中发挥了重要的水量调控作用。 龙滩、岩滩提前蓄水增加蓄水约11亿m³,有效改善枯水期对下游径流的补偿作用,增强水库对枯水期航运流量的调节能力,对西江干流航线的正常运行具有重要意义。 (2)、提前蓄水增加的发电效益 通过龙滩、岩滩水电站提前蓄水,有效减少汛期弃水量,抬高发电水头,增加电站发电效益。汛末通过两水库的联合调度,考虑龙滩、岩滩水库抬高水头和减少弃水增发电量,龙滩和岩滩水库8月和9月增发电量共4.15亿kWh,其中,龙滩增发电量2.98亿kWh,岩滩增发电量1.17亿kWh,下游大化、百龙滩、乐滩三水库增发电量共1.03亿kWh。 4、创新亮点 (1)中长期预报模型的建立及模糊综合分析方法的应用 基于预报范围大、历时长、水文情势复杂,控制断面及兼顾目标众多、预报精度要求高,各因素关系差等预报难点,经对多种预报理论和方法进行分析筛选,分别对长期预报的天文地理物理因素分析方法、中短期预报的天气学模糊综合分析预测技术、基于径流相关的逐步回归预测技术、时间序列均生函数模型预测技术等方法进行集成,建立了一套长中短期、大时空尺度相结合的枯季径流预报集成模型。该预报模型综合考虑了西江流域气候背景、天气形势,集合了各类共同的预报因子,优选出起关键作用的因子,以当前江河来水、区间来水的实况作为模拟计算的初始状态,应用历史演变、周期均值叠加和均生函数模型,逐步回归、天气学模糊综合分析、逐步回归分析等不同的预报方法做出预报,对各种预报结果进行综合分析和集成,结合专家经验,通过综合分析,得出最优的预报成果。应用中首次引入模糊综合分析方法,实现了对众多预报影响因子的分析筛选和权重赋值,使以往主要用于定性分析的预报因子,应用于定量预报。 (2)采用梯级水库高低配补偿联合调度技术 根据2015年汛末水情与龙滩预留有较多库容的特点,为协调防洪与兴利关系,提出了龙滩与岩滩“高低配”联合调度方案,实现8月份不同蓄水条件下龙滩与岩滩之间库容补偿问题,既降低汛末提前蓄水的防洪风险,又充分利用汛末洪水资源。龙滩和岩滩水库8月和9月增发电量共4.15亿kWh,下游大化、百龙滩、乐滩水电站三水库增发电量共1.03亿kWh。 (3)提出并成功实施“长短结合、逐步优化”的汛末蓄水调度方式 在调度过程中,采用“长短结合、逐步优化”的调度方式,在调度前期根据当前蓄水情况和中长期水文预报,考虑防洪、库区淹没、航运等制约因素,提出汛末联合调度蓄水方案,实现对汛末蓄水过程的宏观控制,在实施过程中再根据滚动水情预报、实际工作情况的更新对调度方案进行滚动优化,调整优化具体实施的调度方案。长期调度是短期调度的宏观控制,短期调度是长期调度的安全保障,“长短结合、逐步优化”的调度方式保障调度有序安全运行。 5、促进行业科技进步作用及应用推广情况 通过成功实施《2015年龙滩与岩滩水电站汛末优化调度方案》,龙滩水库实现两年连续蓄满,也是2008年投产后第三次蓄满,全年发电量首次超过设计年发电量,全年未出现无益弃水,使红水河梯级电站水量利用率达到100%,流域梯级电站增发电量效益明显。充分发挥了龙滩水库在红水河梯级电站中的龙头作用和在“西电东送”中的重要作用。龙滩水库的满蓄为珠江水利委员会防汛抗旱指挥部对2015年冬至2016年春珠江调水压咸任务,提供了丰富、优质的可调配水资源。 龙滩、岩滩水电站汛末联合调度蓄水方案的成功实施,研究出了适合龙滩水库汛末的库容合理利用,不断优化调整汛末蓄水调度方案,并采取预报预泄和拦洪错峰等措施降低防洪风险并发挥防洪作用,为红水河梯级电站消峰错峰、避免下游梯级电站无益弃水提供了很好的实施经验;为西江流域雨水情预报、水库联合调度及汛末洪水资源利用提供了科学依据和技术支撑,并为今后水库优化调度积累了经验。