关于水电站经济运行与人工智能的探讨与研究 金舒云

吉林省吉林市龙潭区农业水利局吉林

吉林

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【摘要】通过对水电站经济运行问题的优化，用面向对象的软件构造，完成约束满足问题 C S P( C o n s t r a i n t S a t i s f a c t i o n P r o b l e m )的推理求解实现了知识表示、约束传递、智能回溯，并在微机上模拟运行。 【关键词】人工智能水电站经济运行中图分类号：T V 7 3 4文献标识码：B文章编号：1 0 0 9 - 4 0 6 7 ( 2 0 1 3 ) 1 3— 1 0 3 - O 1

前

言

站机组并联运行中，当水头一定，最后的总出力是由各机组不同工况的 组合而成，即：

随着经济的快速发展，电力生产的供需矛盾也日见突出，在国家加大新的电源、电网投资、建设的同时，如何充分发挥现有电站的潜能，

N= S N i= N I+ N 2+…+ N n 出力

n为机组并联台数 M为第 i台机的 n为机组并联台数 Q i为第 i台机的

提高其水能利用率，使水电站的运行由粗放式转向集约化。引起了发电 企业的广泛关注。 一

Q= S Q i= Q I+ Q 2+…+ Q n 流量

、

水电行业运行现状

传统经济运行方法，主要有：微增率法、动态规划法、分支界法以 及据每台机组最大可能出力按比例分配负荷的折中方法 (目前的水电站

而组态效率：￣ z= N/ ( 9 . 8 1 Q H),它反映出了水能的总利用率。 水电站的经济运行表现在两个方面：

经济运行大多采用此方法 ),其中动态规划法和分支界法更多的是求解问题的思维方式，其实现须采取具体的综合策略，微增率法是根据总出力 与总耗水量的函数关系由微分学的极小值定理导出，具有理论上的严谨性。目前我国的 A G C应用主要基于电网调度，针对水头变化小 (即大库

a出力一定，流量最小化<以下简称为控制出力> 为了保持电网的供需平衡，现在的 A G C(自动发电控制 )软件往往 是根据网上的需求给电站一个总负荷，再在电厂内优化出力组合，即耗水量最少。 b流量一定，出力最大化<以下简称为控制流量> 我国大多数中小水电站的实际资源情况有如下特征： 1库容小甚至无库容 (径流式电站 ); 2流量随季节变化大。

容)的电站，根据网上的需要确定其负荷，然

后用微增率法在机组间分 配负荷，即定负荷—最小化流量。从使用的情况来看，由于软件编制的出发点不是基于水轮发电机组运行工况，从而导致有些电站使用效果很不理想。如黄河中游的万家寨电站单机出力 1 8 0 M W,装机 6台，由天阿

如何利用有限的流量多发电，并使机组协联于稳定运行区，保持组态效率最高呢？笔者研发的《全数字仿真水轮发电机组智能调度系统》

公司和希科公司制造，由于 A C, C软件负荷分配不合理，导致其机组长期 在振动区运行，叶片与上冠处出现裂纹，给机组安全运行带来了极大的 隐患。

主要针对上述两种情况进行优化，其功能主要包随1]: a能进行实时预报，并根据预报与实测结果的对比，对有关参数进行校正； b根据电力系统的调度计划或水电站水库的来水及当时的水位等情况，确定出水电站的日负荷计划，在实际运行中进行水电站厂内负荷

任何科学问题都离不开其论域。由于微增率法是根据数学理论推导而来，其工程实用面临很大的实现难题：

a要求所有的并联运行机组的微增率随功率变化的曲线下凹；流量随功率变化应为均匀的条件在实际运行的机组中是不可满足的。 b用微增率法，对于连续的工况变化求取微增率是不可实现的。水

的实时自动给定； C在给定的全厂负荷下，进行工作机组台数和机组组合 的最优化计算，并按最优化准则选择工作机组的台数和机组号。实现工作机组间负荷的最优分配； d根据水电站的日负荷计划或即将面临的负荷

轮机的综合特性曲线是一种试验曲线，无论以何种检索方式都需要确定检索步长和目标区间，面对微增率变化无确定规律的特性曲线，确定检 索步长和目标区间都无依据，只能修正综合特性曲线，牺牲解算精度， 满足工程要求。

预测资料，事先进行机组启、停最优化计算，确定改变工作机组组合的 合理性，使机组的启，停按最优化准则进行； e对调频水电站，即在电力 系统中承担系统负荷瞬时变化调节任务的水电站，在电站机组要改变运行工况时，如增负荷，减负荷、停机或启动新的工作机组等，进行实时

C实际运行中厂内优化与电站水头密切相关，传统的方法需要在电 站最大水头与最小水头之间，取若干个水头，分别作出优化运行总图， 以便确定在不同水头及给定的全厂负荷时投入运行的机组台数、组合方

计算，寻找出改变水电站机

组工况的最优控制规律，并进行机组间随机 负荷的最优分配和实时调节；f当水电站按给定负荷运行或作调频运行时，可实时进行负荷偏差的检测；当水电站的出力和系统要求的负荷值 存在偏差时，依据实际偏差值，及时进行相应的调节与控制； g具有自动、 手动两套功能：在正常情况下，由实时控制系统根据优化计算出的结果， 并按最优准则可自动改变机组的运行状况； h定期对各机组当前的动力持性进行实测，并对实测资料进行分析和处理，比较机组当前的动力特性

式以及负荷在投入运行机组之间的分配。

二、水电站经济运行人工智能化 人工智能是一门研究用计算机模拟和执行人脑的某些智力功能的交

叉学科。知识是人工智能的基础，对于水电站的经济运行而言知识主要 包括以下三个方面：

和优化运行计算所依据的机组动力特性之间是否存在偏差。当偏差超过 允许值时，能及时进行修正。修正后的机组动力特性存人数据库，作为下一阶段确定优化运行方式的依据；

a确定性规则知识：如功率、单位转速、单位流量的计算； b确定性事实知识：如水轮机的综合特性曲线、水库特性、电站下游水位流量关

系、泄洪和电站引水设备的特性； C不确定性事实知识：如水轮机的振动区域、电站年径流曲线和特性等； 产生式规则是知识表示的重要部分，是对问题空间的数学模型透彻 了解后产生的方法空间。工程实际中的问题通常是复杂的、多层面的； 而方法空间则是从不同侧面、不同视角审视问题空间而形成的方法集。

参考文献 【 1】常近时，寿梅华，于希哲。水轮机运行【砌北京：水利电力出 版社，1 9 8 3 .

[ 2】中华人民共和国水利部。农村水电站优化运行导则[讨论稿】 . 北京：中国水利水电出版社，2 0 0 3 . 【 3】卢开澄。组合数学[ .北京：清华大学出版社，2 0 0 0 .

三、水电站的经济运行 在展开该问题的讨论之前，先引入组态效率这一概念。实际在水电

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中国电子商务. .1 O 3