Особенности оптимизации режима группы ГЭС, работающих совместно в энергосистеме

Наиболее полно эта задача описана в [18], и изложенный алгоритм ее решения имеет универсальные возможности. Метод и соответствующие программы разработаны применительно к критериям минимума расхода условного топлива и максимума выработки гидроэнергии. Изменение критерия оптимизации на более общий, например на минимум издержек системы, нс является принципиальным. Программа предусматривала возможность одновременной оптимизации режимов до 10 каскадов и 20 ГЭС при учете требований неэнергетических участников комплекса в виде режимных ограничений ГЭС. Программа имела название РК-76 и была разработана во Всесоюзном научно-исследовательском институте электроэнергетики (ВНИИЭ).

При оптимизации режимов водохранилища ГЭС каскада необходимо учитывать гидравлические связи — связи по расходу. В каскад могут входить ГЭС с различной степенью регулирования, что определяет количественные и качественные возможности гидравлических связей. Только в том случае, когда все ГЭС каскада имеют водохранилища многолетнего регулирования, гидравлические связи выражены слабо, так как каждая ГЭС может вести регулирование в значительной степени независимо. Чем меньший объем водохранилищ ГЭС каскада, тем сильнее они связаны, т. е. расходы нижележащих ГЭС зависят от расходов вышележащих (см. рисунок).

Гидравлические связи имеют асинхронность, так как время добегания волны расходов от одной ГЭС до другой в реальных условиях составляет несколько суток. Время добегания зависит от многих причин: положения уровня водохранилища, величины ириточиости к водохранилищу, скорости и направления ветра, состояния водной поверхности (открытое или закрытое) и др. Все перечисленные причины влияют на скорость воды, а следовательно, и на скорость добегания волны расходов. Например, для Новосибирской ГЭС волна расходов проходит расстояние, равное 200 км, в различных условиях за время от двух часов до трех суток. Учет времени добегания производится в виде среднего значения, что связано с определенной погрешностью мощностей.

Гидростанции одного каскада могут входить в различные энергетические системы. Регулирование стока одной из ГЭС каскада исходя из интересов одной системы недопустимо. Максимальный эффект может быть получен только при удовлетворении совместных требований всех энергосистем ко всем ГЭС каскада.

На режим каскада в значительной степени влияют также водохозяйственные требования, которые задаются в виде ограничений на расходы в нижнем бъефе, уровни верхнего и нижнего бьефов. Необходимо также подчеркнуть взаимосвязь всех станций каскада по напорам. Нижний бьеф вышележащей станции является верхним бьефом нижележащей, и эго связывает их напоры. Все это ставит рассматриваемую задачу в число сложнейших в инженерном, алгоритмическом и вычислительном смыслах. Такая задача в отечественной энергетике успешно решена.