水能利用规划

[拼音]：shuineng liyong guihua

[外文]：water power utilization planning

为区域水能资源开发利用而制定总体方案。应用系统工程方法制定水能利用规划已取得明显的经济效益。水能利用规划的基本任务是：根据国家经济、社会发展和对能源综合利用的需要,以及水能资源本身的特点,拟定和选择水能资源综合开发利用的总体方案和开发程序，以此安排、指导水电工程设计和编制能源建设长期开发计划。

基本概念

水能资源是由河流的落差和径流所构成的。在天然状态下，落差分散，流量多变，必须采取集中落差、调节径流的技术措施才能获得水能，通过修建水电站生产电能。因此，水能利用的过程，就是水电站的生产过程，通常包括水能的获得（集中）、调节和电能的生产（利用水能）、输送、分配等生产环节。这些环节的整体，就是特定的水能资源系统。它除具有大系统的一切属性外见(水资源系统工程)，还兼有水资源系统和电力系统的双重性质。就水能资源系统的输入（水或水能）来说，它是水资源综合利用的部门之一；就系统的输出（电能）来说，它又是电力系统中的一个子系统。因此水能的开发和利用，必然涉及与水资源综合利用诸部门和电力生产诸部门之间的水力、电力联系，并与地区开发、社会福利和自然环境等也有相互影响。

规划内容

水能利用规划一般是在流域规划的基础上进行的。它的主要内容有：

（1）确定开发目标。首先在调查研究的基础上明确国家或地区对水能开发的基本要求和开发方向(是以河流综合利用开发为主,还是以开发水能资源为主)。其次确定开发范围(是以一条河流的梯级开发为主,还是以地区各条河流的平行开发为主)和可能的供电范围。最后选定开发目标。过去多采用单一的经济目标或两个经济目标（如防洪、发电），现在开始考虑经济、政治、社会、环境和地区等多目标。

（2）选择水能或水电站开发方案。为充分利用河流水能资源，根据地形、地质和水文条件,常将河流划分为若干河段,布置梯级水库和水电站，进行分段开发。河段水能开发方式依具体情况而定，可能是坝式水电站（靠筑坝集中水头和汇集径流）梯级，也可能是引水道式水电站（用引水道集中水头和输送径流）梯级，还可能是混合式水电站（上述二者的结合）梯级。各梯级水库的调节性能按调节周期可分为无调节、日调节、年调节和多年调节等。

（3）确定梯级水库和水电站的最优设计参数。各级水库的水利参数有正常高水位、死水位、水库防洪限制水位和设计水位等。各级水电站的动能参数为水电站保证出力、多年平均发电量和装机容量等。

（4）水电站、梯级水电站和电力系统的容量规划。主要内容有：电力系统未来设计水平年的电力、电能需求预测；单站和梯级水电站的保证出力、总保证出力和电能、总电能的确定；电力系统未来时期的电力、电量平衡；梯级水电站总装机容量(主要指必需容量)和各级水电站容量变化范围；水、火电站之间容量分配和梯级总装机容量在各级水电站之间的分配等。

（5）优选梯级水电站运行策略。全系统最优运行策略的确定是实现系统开发目标的必要保证措施。

（6）选定开发程序。这是规划必须提供的成果之一。根据梯级水库调节性能、水电站工程规模、综合利用效果、工程量的大小、施工条件和期限，以及集资、投资的可能性，分别排序选优，以确定整个梯级水电站逐步连续开发的程序。这些规划内容都是相互联系、相互依赖、相互制约的，任何一项内容的变化都会影响整个梯级水电站的效果，需要应用系统工程的方法来解决。

系统分析方法

根据水能规划的特点，常采用以下的一些数学模型及优化技术：

（1）非线性能源模型和非线性优化技术，在不同规划阶段也可采用线性规划、整数规划和网络技术进行优化计算。

（2）时间序列模型、动态规划模型及其相应的优化技术。例如，在水文、负荷和经济需求预测中,多采用前者;在解决有明显的空间和时间特性的问题时,多用后者,应用动态规划时需要采取降维技术。

（3）大系统的分解和协调技术和多目标决策。

（4）仿真技术。在解决具体问题时常综合使用上述方法，取长补短，互相验证。

参考书目

1. 武汉水利电力学院主编：《水能利用》，电力工业出版社，北京，1981。

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