李 雪 梅 ， 钟 青 祥

(国家能源大渡河流域生产指挥中心，四川 成都 610041)

1 概 述

从上世纪九十年代开始，国内流域集控中心建设开始起步，先后建成了三峡梯调中心、华能澜沧江集控中心、大渡河集控中心、雅砻江集控中心等特大型流域梯级调度机构以及宝兴河、田湾河、古田溪等中小流域集控调度管理机构。流域集控中心主要负责所管辖电站的设备监视、负荷调整、一次设备倒闸操作、闸门调度等任务。在实时负荷调整上，集控中心普遍还是传达电网调度命令，依赖电站AGC，实现站内负荷实时分配[1-3]。近年来，部分流域集控中心开展了梯级AGC(或经济调度控制EDC)初步探索，但仍处于不断研究试验阶段[4，5]。从流域整体出发，如何实现全流域负荷实时智能调控，减轻人工操作频率，提高工作效率，提升流域整体经济运行水平，使流域梯级水电站远方调控更加安全、高效、智能，仍然是当前研究的重要课题。

2 流域梯级水电站负荷调控模式现状

目前，对于所管辖电站负荷的调控，一些流域集控中心只负责电网调度命令的传达，不承担实际调整任务，由电站根据调度命令自行调整。除此之外，具有负荷调控任务的流域集控中心，大部分只是将负荷调整的功能简单地从电站迁移到集控中心，通过接收上级电网调度对单个电站的负荷调令，远方调整负荷，实现站内负荷分配。这两类集控中心对于电站的统一归口管理有很好的成效，但在实时调度方面，还是主要通过负荷计划、沟通协调来解决，对于优化调度，提高水能利用率，未起到很好的作用。特别是针对径流式的电站，水库水位陡涨陡落，需要频繁地申请调度来控制水位。同时，根据实时调令或负荷计划曲线人工调整电站负荷，不仅调节频次多，也无法满足电站高频调节精度要求。

近年来，梯级电站间优化调度技术逐渐兴起，乌江、田湾河、西洱河、黑水河等中小型流域集控中心开展了经济调度控制EDC初步探索[6-12]。EDC将梯级电站群作为一个整体接收电网负荷调度命令，由EDC控制策略将负荷分配至各个电站，这在一定程度上可以解决站间负荷不匹配，经济运行差的问题，但由于电站间机组特性、水库特性、送出线路结构、断面控制等差异，造成最终分配结果达不到理想状态。大渡河集控中心对于水力、电力联系紧密的三个电站开展了深入的EDC分配策略研究，由于送出线路一致，断面潮流统一考虑，就可以只专注于站内的优化分配，效果显著，开创了国内大型流域梯级电站群总负荷自动调控并投入电网运行的先河。但大渡河EDC也仅考虑了部分电站的优化调度，目前，从流域整体出发，实现全流域负荷实时智能调控，提升流域整体经济运行水平的研究，还未有先例。

3 流域梯级水电站群负荷智能调控模式应用

近年来，计算机技术的飞跃发展极大地提高了水电行业的信息化程度，海量数据的采集和存储为进一步提高水电调度决策的高效性和实用性创造了新的契机。针对目前流域集中调控存在的问题，利用新兴技术带动调控模式的变革是实现全流域智能调控的重要突破口。

在同在一条流域上，电站间由于机组特性、水库调节性能、地理位置、送出线路等差异，造成各电站调度要求均有较大差异。针对现有技术和目前调度现状，可将流域电站调度方式分为两类情况进行优化调度。

3.1 单站AGC负荷计划曲线自动跟踪

流域中某些单个电站，地理位置孤立，送出线路架构特殊，对于机组运行特性、水库调节性能、电网调节等有特殊要求，同时，无法与流域其他电站紧密联系。这类电站目前只能沿用单站AGC调度方式，但可以从提高调节精度，减少人工调节频次方面来优化负荷调整方式。

目前，根据电网调度要求，电站需要根据调度日前发电计划实时调整负荷，由于电网日前发电计划负荷曲线波动大，集控值班人员需要频繁人工调节全站负荷值，人工负荷调整任务频次及难度明显增加，同时，受人工调节精度的影响，日发电计划考核电量也会有所增加。

负荷计划曲线自动跟踪功能设置在集控侧，当电站AGC投集控闭环控制时，集控自动投入有功负荷自动调整功能，并根据电站负荷调节速率，计算每次负荷调节开始时间，将对应时间点有功负荷值自动下发至电站AGC，实现负荷自动调整(图1)。通过负荷计划曲线自动跟踪功能，可根据电网有功负荷复杂调节规则精准转化日前发电计划，动态调整机组开机组合及负荷调节量，实现日前发电计划的自动执行，在满足电网对负荷调节的高精度、高频度要求的前提下，大幅度减少了集控人员操作频次，有效提高了负荷调节智能化水平。

图1 单站AGC负荷计划曲线自动跟踪模式

3.2 区域电站EDC负荷集中控制

流域电站中存在一类电站群，水力、电力联系紧密，具有地理位置相近、送出线路相同等特征。针对此类电站群，可划分为一个区域，电网调度中心将此区域电站作为一个整体进行调度，集控中心通过区域EDC来实现区域电站间负荷的整体优化分配(图2)。EDC作为一个处于电网调度和电站AGC之间的运行控制层，根据电网调度控制中心下达的区域电站总负荷，按照负荷分配策略，自动计算各站负荷分配值，并同步下发至各站AGC，AGC再将其分配给机组。EDC负荷分配策略综合考虑了水位、流量、弃水、机组性能、经济运行等约束条件，可制定多种安全、经济调度分配模型，并根据调度实际需求自主选取或自动匹配相应模型。

EDC实现了区域电站间的负荷智能优化分配，可大大减少集控调度人员人工调节频次，同时，区域电站间负荷分配更加安全、合理、经济，有效提升了水能利用率，增强了区域电站整体安全和经济运行水平。

3.3 大渡河流域负荷智能调控模式的应用

大渡河流域是我国十三大水电基地之一，其组成的巨型水电站群是四川电网主力调峰调频基地。目前，大渡河流域梯级水电站负荷分配模式有二种：一种是位于同一送出线路的瀑布沟、深溪沟、枕头坝三站，已通过区域电站EDC系统，实现三站总负荷的站间实时智能分配。另一种是除瀑布沟、深溪沟、枕头坝以外的集控电站，则通过AGC负荷计划曲线自动跟踪系统，根据电网日前发电计划，定时定点自动调整各站负荷值。

图2 区域电站EDC负荷集中控制模式

3.3.1 瀑布沟、深溪沟、枕头坝区域电站EDC系统

瀑布沟、深溪沟、枕头坝是位于大渡河中下游的三座以发电为主的大型电站，三座电站均由同一条通道送出。瀑布沟电站AGC受四川省电力调度控制，根据川渝联络线差值进行负荷自动调整，其负荷波动具有频繁性和不确定性。一方面，增加了集控调度人员向四川省电力调度中心申请负荷的频次，另一方面，造成下游深溪沟、枕头坝径流式电站的水位大起大落，很容易产生弃水或者水库拉空现象，影响梯级经济运行。大渡河针对目前调度现状，结合流域电站特性，建立了瀑布沟、深溪沟、枕头坝区域电站EDC系统。EDC综合考虑电网高强度调峰调频和流域安全、经济运行的需求，通过10类安全约束和6类分配模型，实现了三站负荷的实时优化分配，有效解决了电网负荷实时平衡与流域梯级水电站安全、经济耦合运行的建模难题。

大渡河区域电站EDC负荷分配模型主要分负荷调令模式和非调令模式两大类。在调令模式下，当电网下达负荷调节调令时，负荷分配以快速响应电网需求、电站安全经济运行为主要原则，将各站负荷分配为有利于水电群经济运行的方式，保障水能高效利用。在非调令模式下，将水位运行区间划分为高水位运行区、可运行区及死水位运行区三段的方式，当水位进入高水位或死水位运行区间且没有返回可运行区的趋势时，自动匹配水位异常模型，重新分配瀑布沟、深溪沟、枕头坝站间负荷，以便异常水位可尽快返回其可运行区，平抑计算误差带来的时间积累效应。如果深溪沟、枕头坝水库水位均在可运行区，且瀑布沟、深溪沟、枕头坝电站至少有一个电站有弃水时，自动匹配弃水控制分配模型，以减少电站弃水损失电量。

EDC分配策略构成见图3，其中调令模式下可选最大蓄能、水位平稳、少调负荷、负荷平衡4类经济调度模型。非调令模式下，条件满足自动触发进入水位异常模型或弃水控制分配模型，水位异常模型优先级高于弃水控制分配模型。

瀑布沟、深溪沟、枕头坝区域电站EDC系统已运行近三年，平均每年累计减少人工负荷调节次数3万余次，枯期通过经济运行减少耗水率，可增发电量1.2亿kWh。

3.3.2 电网负荷计划曲线自动跟踪系统

针对四川省电力调度单站直调的电站，集控调度人员需要人工手动按照有功负荷调整规则进行调整。由于电网日前发电计划负荷变动频繁，调度人员进行负荷调整任务频次、难度及日发电计划考核电量明显增加。针对上述情况，大渡河建立了电网负荷计划曲线自动跟踪系统，从而实现负荷的自动调整。负荷自动调整流程见图4，流域各站电网负荷计划通过非控制网Ⅱ区“四川电网调度支持系统”发布，计划曲线自动跟踪功能将自动提取负荷计划文本文件，转存至控制网Ⅰ区“计算机监控系统”，在满足安全要求的前提下，根据电站负荷爬坡率、机组禁运区要求，以及电网负荷调整规则解析，将日前发电计划进行精准转换，自动生成集控侧的日计划负荷调节曲线，并在对应时间将对应时刻的负荷值下发至电站AGC，电站AGC再进行站内机组负荷分配。

电网负荷计划曲线自动跟踪系统有效解决了流域电站负荷调整频繁、人工调整负荷精度低等问题，日发电计划考核电量也大大减少。据统计，大渡河公司通过使用该系统，一年可减少1 200万kWh不合格电量考核。

4 全流域梯级水电站群EDC控制模式展望

区域电站EDC负荷集中控制能实现统一送出线路的区域电站间负荷实时经济分配，但从流域整体的负荷匹配上来说，还远远不够。通过区域EDC拓展应用，实现全流域水电站EDC是负荷实时智能调控的最终目标(图5)。在这种模式下，集控中心综合考虑电站运行情况、负荷匹配等因素，上报负荷计划，电网调度中心根据计划，对流域集控中心单点调度，下达总负荷，集控中心在保证完成电网下达任务的条件下，自主进行梯级水电站间的负荷分配和优化调度，实现流域总体效益最大化。这种调度管理模式可以减轻电网调度任务强度，提高梯级电源质量，保证电网安全稳定运行，同时，给梯级发电企业充分自由优化调度管理，提高流域集控中心调度管理的积极性。

图3 瀑布沟、深溪沟、枕头坝三站负荷分配策略选择逻辑图

由于流域电站送出线路、断面限制、潮流分布等差异，流域EDC在进行策略计算时，除了考虑流域内部的出力、流量、水位、振动区等约束外，还需要综合考虑送出线路断面潮流限制、断面其他线路的实时功率等数据。针对此数据壁垒，流域EDC运行主要有两种实现途径：(1)流域EDC根据自身约束条件，优化分配站间负荷，但需要考虑电站负荷平衡、特殊电站优先调节等机制，以便兼顾各电源点的潮流分布，实时响应电网对线路断面的限额要求，保障电网安全。(2)打通数据通道，获取到更丰富的电网潮流等数据，并将其作为约束条件纳入EDC策略计算中，故EDC分配将可同时兼顾电网和电站要求，使分配更加安全、合理和高效。

图4 负荷自动调整流程图

图5 全流域梯级水电站群EDC控制模式

随着技术的发展，电网调度、集控、电站等机构管理模式的逐渐变革，实现全流域EDC控制是可期的。

5 结 语

笔者深入研究了流域梯级水电站负荷实时调控模式的现状，从流域区域集中调控方面着手，提出了单站AGC负荷计划曲线自动跟踪和区域电站EDC负荷集中控制两种智能调控模式，并重点介绍了两种调控模式在大渡河流域的应用。瀑布沟、深溪沟、枕头坝区域电站EDC系统的应用，实现了电站间负荷实时智能分配，开创了国内大型流域梯级电站实时负荷动态调控新模式。通过最终实现流域EDC控制，在保障电网安全的前提下，有效提升流域集中管控能力和经济运行水平，为流域梯级水电站群负荷实时调度智能化、智慧化发展提供思路和渠道。