水文预报及发电计划培训

水文预报及发电计划制作,梯调中心,目录,一、概述,（一）水文预报的目的和任务制作预报：根据上游流域水情制作三峡入库洪水水文预报；调洪演算及制定计划：按水库调度规程要求，考虑枢纽工况等信息进行调洪演算，对天然来水进行合理蓄放，满足水库各项综合利用要求，制定防洪、发电调度计划。,一、概述,（二）水文预报的目的和任务水库调度：保证荆江地区防洪安全;保证长江航运安全;编制电力调度计划;保证大坝施工安全;保证大坝安全，发挥三大效益，为减少弃水、充分利用水资源，水文预报是必不可少的，起着十分重要和决策性的作用。,一、概述,（三）水文预报的定义狭义：根据河流上游出现的水情、雨情预报河流下游水情的工作内容。广义：利用影响未来水文情势的因子预报河流下游或某一区域的水文情势的工作内容。,一、概述,水文预报,（四）水文预报项目,旬月季度年,施工期汛期蓄水期消落期供水期特殊调度,1-3天过程预报,4-7天逐日预报,长期预报,中期预报,短期预报,特殊时期,一、概述,（五）水文预报工作流程,气象预报,水库调度,预报会商,预报发布,防汛部门电网调度部门公司有关部门,水文预报,发电计划制作,一、概述,（六）水文预报对气象等要求水文预报必须结合考虑气象预报成果，为此梯调通信中心还建立了专业气象台，专门负责流域分区面雨量的制作；初期在做好泥沙、收集整理、分析工作的同时，为逐步实行梯级泥沙预报调度提供研究依据；生态监测、预报、调度。,一、概述,二、水情站网,（一）站网基本要求水情预报则要求水情观测网完善、可靠，报汛信息传递畅通、快速。水情观测、报汛及预报按国家有关技术规程规范要求进行。,二、水情站网,一期（2003年）,宜昌重庆:遥测站点137个流域范围5万km2,二期（2007年）,重庆屏山:遥测站点299个流域范围37km2,金沙江（2007年）,金沙江区域:遥测站点162个流域范围12km2,宜昌下游（2010年）,宜昌下游:遥测站点29个,新增站点（2012年）,金沙江：24个屏山宜昌：81个累计105个,现状,系统自建遥测站617个；实时接收633个遥测站网数据,现状,报汛站317个：水文站93个水位站19个雨量站202个水库站3,2014年报讯站网分布图,三、三峡水库水文预报,金沙江下游划为五个分区,三峡葛洲坝梯级枢纽调度运行需要什么样的气象服务？,长江上游流域分区降水预报：专业气象台提供长江上游流域7个大分区，总计11个小区间的面雨量预报。,三、气象预报,三峡葛洲坝坝区常规天气预报和灾害性天气预警,三峡葛洲坝梯级枢纽调度运行需要什么样的气象服务？,三、气象预报,预报、预警产品,短期预报：0-12h、0-24h、24-48h分区面雨量预报,三、气象预报,中期预报：3-7d分区面雨量预报,三、气象预报,预报、预警产品,坝区常规天气和灾害性天气预警,三、气象预报,预报、预警产品,长期降水预报（短期气候趋势预测）,三、气象预报,预报时效要求,短期预报：每天9：30之前完成制作和发布中期预报：每天10：00之前完成制作和发布灾害性天气预警：提前30分钟、不漏报、少空报,三、气象预报,数据处理,数据加工,预报制作,人机交互分析,气象数据采集,信息发布,天气会商,数据采集、处理和加工三峡梯调通信中心专业气象系统可以采集各类气象数据,这些数据处理后进入气象文件库或数据库，经加工后形成可供分析的客观信息。人机交互分析借助天气预报业务工作平台，预报人员综合运用天气学原理和方法进行人机交互分析，得出预报意见。天气会商和预报制作、发布在天气形势较复杂的时候进行天气会商讨论。将预报结论制作成各种预报产品，然后通过各种方式发布。,气象预报业务流程,三、气象预报,三峡梯调通信中心气象业务系统,三、气象预报,三峡梯调通信中心气象业务系统,三、气象预报,预报能力,长江上游流域48小时以内的强降水其强度和落区预报可信长江上游流域致洪暴雨过程具有7天可用预报时效,三、气象预报,预报评价（汛期强降水预报准确率评分）,三、气象预报,为了更充分利用防洪库容进行兴利调度，做到防洪风险可控化，需要精确的短期水文预报为防洪调度方案编制做依据。,为了三峡梯级枢纽高质量的电能消纳，减少水库弃水，准确作出三峡入库流量预报是三峡梯级枢纽的出力计划编制的基础。,高精度的三峡入库流量预报，为开展各类水库综合优化调度提供决策支持。,防洪,发电,三峡梯级枢纽运行调度对水文预报的要求,三、水文预报,水文预报要求,三、水文预报,三峡水文预报的技术手段采用多模型、多方法和“三结合”的预报体系。,水文预报,三、水文预报,实时校正模型,水文预报模型,三、水文预报,实时水文预报的技术手段采用多模型、多方法和“三结合”的预报体系。,水文预报技术手段,三、水文预报,中长期水文预报主要是服务于中长期发电计划编制、水库消落方案编制、水库度汛方案以及水库蓄水方案编制等要求。中长期水文预报是一门与水文学、气象学、数学和空间技术等学科技术交叉融合的边缘性学科。,历史演变法；以水文要素周期分析为基础的数值分析统计；以大气环流、太阳活动等要素的前期分析为基础的分析统计；回归分析法；随机过程的时间序列分析法；人工神经网络分析法；以流域蓄泄原理为基础的统计分析法。,三、水文预报,三、水文预报,提高预报准确率的举措,与气象部门进行预报服务合作合作单位有：中国气象局公共气象服务中心（维艾思）、湖北省气象局、宜昌市气象局、重庆市气象台、万州区气象局。成果：完成“长江流域水雨情监测分析系统”的建设工作，实现了对长江流域内703个国家级自动气象站、12000多个区域级加密自动气象站的观测数据进行快速收集、处理和存储的功能。,三、水文预报,提高预报准确率的举措,开展水文气象联合会商利用远程视频会商系统开展“三地四方”水文气象联合会商。建立共享机制依托长江防总水库群信息共享项目实现了长江上游水库群信息共享，使预报人员进一步掌握上游来水规律，提高三峡水库来水预报精度。加强站网系统布局和优化对现有站网的不断优化和完善，目前已经基本实现对上游金沙江石鼓以下区域水雨情信息收集，并以数据库的方式进行分类归档保存，满足生产的各项需求。,三、水文预报,2013年全年预报精度,三、水文预报,四、发电计划制作,电站运行基本实现标准化、自动化，而来水因其不确定性成为影响电站效益的关键因素。（1）增加发电生产的计划性、预见性；（2）充分利用水能，少弃水，多发电；（3）统筹安排，综合平衡，尽量满足各综合利用部门对水库运用的要求。,编制目的,四、发电计划制作,（1）设计文件和调度规程；（2）国家或上级领导机关的指示、决定；（3）已发生及面临的新情况，如水文特性的改变、电网及其他用水要求的改变等。,编制依据,四、发电计划制作,根据水文预报时段分类，发电计划相应分为长期、中期、短期计划。（1）长期计划：根据历史资料和气候趋势分析制作，预见期为7天以上。（2）中期计划：预见期37天。（3）短期计划：预见期为2天以内。,分类,四、发电计划制作,有弃水当来水流量大于机组过水能力时，根据上下游水位计算发电净水头，查处机组预想出力线，计算电站总出力。,无弃水当来水流量小于机组过水能力时，采用水能计算公式N=KQHQ：电站发电流量；K：电站综合效率系数；H：发电净水头。,发电计划制作,四、发电计划制作,四、发电计划制作,长期发电计划流程,四、发电计划制作,难点,气象预报,管理要求与技术发展不平衡,入库流量预报,水库运行方式,公司决策层面,机组安装进度,四、发电计划制作,方法介于长期计划和短期计划之间，以日为时段制作。中期水文预报一般以短期流量预报等方法为主，统计方法为辅，并考虑降水预报。根据水文预报及来水频率制作发电计划，仅供参考使用。,中期发电计划,四、发电计划制作,短期发电计划流程,四、发电计划制作,发电计划制作,四、发电计划制作,电能弄得八九不离十,为什么水总弄不准?,入库流量动库容,静库容;出库流量,库容变化反算;无法测量;出库流量弃水期,非弃水期,根据厂家曲线计算;入库预报建立动库容基础上;发电计划用的静库容,四、发电计划制作,三峡调节性能好,为什么还修改计划?,三峡运行汛期库水位受汛限水位限制;消落期水位降幅限制;争取发电效益与流量预报精度矛盾;综合运用复杂,受葛洲坝制约；,四、发电计划制作,三峡调节性能好,为什么还修改计划?,三峡运行难点汛期库水位需在144.9m-146.5m间运行。实际为了能够有调节余地，一般控制库水位在145.8m;若汛期三峡入库流量在19000m/s左右，周五三峡上报三天计划，48h、72h预报精度控制在92%。流量误差=19000*0.08=1520m/s；若制作计划时按出入库平衡考虑，实际三峡水位变幅将达55cm，加电网调峰水位波动20cm左右，三峡水位将限，从而迫使需要修改三峡计划。,四、发电计划制作,三峡出库一定,葛洲坝为什么做不准?,三峡、葛洲坝水量不平衡原因:出库计算精度不高;原因:两坝间动库容;区间流量,换算系数K,四、发电计划制作,葛洲坝水位对流量过于敏感三峡出入库流量差1630m/s(145m),小时变1cm;葛洲坝出入库流量差64m/s(经验),小时变1cm；葛洲坝出库对水头变化敏感径流式电站、耗水率、水头;葛洲坝出入库不平衡快速恶化不平衡流量、库水位、水头、耗水率;,三峡出库一定,葛洲坝为什么做不准?,四、发电计划制作,三峡出库一定,葛洲坝为什么做不准?,葛洲坝尾水位难以测算水位无法快速到位;出库变幅;涨水、落水、平水;河道下切流量大小经验积累,四、发电计划制作,三峡出库一定,葛洲坝为什么做不准?,葛洲坝零点水位难以测算耗水率变化快,计算时段长;机组负荷与下达计划有偏差;1万KW=46.6m/s=0.1m(未考虑不平衡的连锁影响）综合运用,突发情况多;与电网联系修改计划困难;,四、发电计划制作,五、三峡计划修改类型,消落期消落0.5m左右，上限0.6m,为什么总需改计划?,集中消落期上报三峡计划时，一般控制三峡水位日均消落50cm左右。集中消落期三峡多年平均入库流量为15300m/s，若此期间三峡48h入库流量预报精度达到94%。流量误差=15300*0.06=920m/s由流量预报误差影响的水位偏差将达到16cm，由此日均消落将超60cm，再加上调峰造成的水位波动影响，容易导致需要修改三峡计划。,五、三峡消落期计划修改,消落期消落0.5m左右，上限0.6m,为什么总需改计划?,三峡上游水库众多，三峡入库流量受电站调蓄影响较大，特别乌江上电站入库时间在20小时左右，其变化对预报影响较大，容易造成预报误差。三峡区间降雨直接入库，会导致入库流量迅速起涨，若对降雨预报没有考虑完全，也容易造成误差。因此消落期在提高预报精度同时，不可避免的需要修改三峡计划。,五、三峡消落期计划修改,消落期消落0.5m左右，上限0.6m,为什么总需改计划?,实例：2014年5月8日修改计划情况。（1）三峡入库流量=寸滩流量+武隆流量+三峡区间流量。由于预报区间流量和实际情况存在差值，导致入库流量存在偏差。误差原因：三峡水库为典型的狭长河道型水库，来水从入库传播至坝前约12h左右（即动、静库容转换时间）。78日入库流量处于退水段，按照统计规律，静库容应大于动库容入库，但实际偏小。,五、三峡消落期计划修改,消落期消落0.5m左右，上限0.6m,为什么总需改计划?,2014年5月8日修改计划情况。（2）根据7日制作的后期流量预报计算，预计8日入库流量10500m/s，按水库水位日降幅50CM控制，出库流量为14500m/s（机端出力1245万千瓦，另电源电站5万千瓦）。实际入库流量仅为9620m/s（静库容入库约为8800左右m/s）。若不修改计划相应消落幅度71cm。,五、三峡消落期计划修改,汛期水位控制在145.8m，为什么还需改计划?,汛期库水位受汛限水位限制，水位需在144.9m-146.5m间运行。实际运行过程中，为了能够有调节余地，一般控制库水位在145.8m;若汛期三峡入库流量在19000m/s左右，按周五三峡需要上报三天计划，48h、72h预报精度控制在92%。流量误差=19000*0.08=1520m/s；,五、汛期计划修改,汛期水位控制在145.8m，为什么还需改计划?,若制作计划时按出入库平衡考虑，实际后两日三峡水位变幅将达到55cm，再考虑电网调峰导致水位波动20cm左右，三峡水位将超出规程规定的范围，从而迫使需要修改三峡计划。,五、汛期计划修改,汛期水位控制在145.8m，为什么还需改计划?,难点：三峡水库上游各流域电站众多，汛期电站基本都有防洪任务，库水位都受汛限水位的限制，调蓄库容有限。天气预报客观上对定量降雨存在着一定的难度，从而导致流量预报会出现偏差，如遇强降雨天气，流域上电站都将加大出库流量，还可能产生弃水，更加会增加流量预报中的不确定性。,五、汛期计划修改,汛期水位控制在145.8m，为什么还需改计划?,在实际过程中，如遇到水雨情和预报情况有重大出入时，预报人员将会根据实际情况进行修报，但日发电计划已经上报，不便更改。若是在工作日，天气预报和流量预报产生的偏差影响可通过第二天上报的计划进行调整消除。若是周末水雨情发生重大变化时，由于已上报三天三峡计划，只能通过修改上报的计划来调整消