水文预报及发电计划培训.pptx

一一概述概述四四发电计划制作发电计划制作三三三峡水库水文预报三峡水库水文预报二二水情站网水情站网五五三峡计划修改类型三峡计划修改类型目录目录一、概一、概 述述（一）水文预报的目的和任务（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、概一、概 述述（二）水文预报的目的和任务（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、概一、概 述述（三）水文预报的定义（三）水文预报的定义1.1.狭狭义义：根根据据河河流流上上游游出出现现的的水水情情、雨雨情情预预报报河河流下游水情的工作内容。流下游水情的工作内容。2.2.广广义义：利利用用影影响响未未来来水水文文情情势势的的因因子子预预报报河河流流下游或某一区域的水文情势的工作内容。下游或某一区域的水文情势的工作内容。一、概一、概 述述水水文文预预报报（四）水文预报项目（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、概一、概 述述（五）水文预报工作流程（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、概一、概 述述（六）水文预报对气象等要求（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、概一、概 述述二、水情站网二、水情站网（一）站网基本要求（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、水情站网二、水情站网一一一一 期期期期（2 2 0 0 0 0 3 32 2 0 0 0 0 3 3年年）年年）宜昌重庆:p遥测站点137个p流域范围5万km2二二二二 期期期期（2 2 0 0 0 0 7 72 2 0 0 0 0 7 7年年）年年）重庆屏山:p遥测站点299个p流域范围37km2金金沙沙江江金金沙沙江江（2 2 0 0 0 0 7 72 2 0 0 0 0 7 7年年）年年）金沙江区域:p遥测站点162个p流域范围12km2宜宜昌昌下下游游宜宜昌昌下下游游（2 2 0 0 1 1 0 02 2 0 0 1 1 0 0年年）年年）宜昌下游:p遥测站点29个新新增增站站点点新新增增站站点点（2 2 0 0 1 1 2 22 2 0 0 1 1 2 2年年）年年）p金沙江：24个p屏山宜昌：81个p累计105个现现状状现现状状 系统自建遥测站617个；实时接收633个遥测站网数据现现状状现现状状报汛站317个：p水文站93个p水位站19个p雨量站202个p水库站320142014年报讯站网分布图年报讯站网分布图三、三峡三、三峡水库水文预报水库水文预报金沙江下游划为五个分区4区，雅砻江1区，石鼓-攀枝花2区，攀枝花-华弹3区，华弹-屏山5区，横江三峡葛洲坝梯级枢纽调度运行需要什么样的气象服务？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、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宜昌市宜昌市葛洲坝平善坝（偏垴）石牌乐天溪狮子垴喜滩水田角三峡大坝图 例水位站自动气象站三峡葛洲坝梯级枢纽调度运行需要什么样的气象服务？三峡葛洲坝梯级枢纽调度运行需要什么样的气象服务？三、气象预报三、气象预报预报、预警产品预报、预警产品短期预报：0-12h、0-24h、24-48h分区面雨量预报三、气象预报三、气象预报中期预报：3-7d分区面雨量预报三、气象预报三、气象预报预报、预警产品预报、预警产品坝区常规天气和灾害性天气预警三、气象预报三、气象预报预报对象预报发布时间备注1次年逐月分区降水预测6月10日、11月10日发电计划用2当年汛期(59月)分区降水趋势4月1日防汛用3蓄水期（911月）降水及总降水量趋势8月15日、9月1日水库调度用4供水期（11月次年5月）降水及总降水量趋势10月1日水库调度用5消落期（4月6月）逐月降水及总降水量预报3月1日、4月1日水库调度用6蓄水期中期滚动预报9月15日-10月15日蓄水调度用7汛前第一场强降雨预报3月1日水库调度用8汛末最后一场强降雨预报8月15日汛末冲砂用预报、预警产品预报、预警产品长期降水预报（短期气候趋势预测）三、气象预报三、气象预报预报时效要求预报时效要求l短期预报：每天短期预报：每天9 9：3030之前完成制作和发布之前完成制作和发布l中期预报：每天中期预报：每天1010：0000之前完成制作和发布之前完成制作和发布l灾害性天气预警：提前灾害性天气预警：提前3030分钟、分钟、不漏报、少空报不漏报、少空报三、气象预报三、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l数据采集、处理和加工数据采集、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。l人机交互分析人机交互分析 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。l天气会商和预报制作、发布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。气象预报业务流程气象预报业务流程三、气象预报三、气象预报气象数据库气象情报信息库历史降水个例档案库预报产品信息库气象资料文件库气象数据库管理软件历史降水个例管理软件气象情报软件天气预报业务工作平台内网WEB页面电话语音答询GMS短信息预报信息发布FY2DE卫星云图多普勒天气雷达自动气象站中国气象局水情遥测系统CMACast接收系统水文数据库预报产品合作气象台数据处理软件常规降水客观预报软件强降水面雨量预报软件中期降水预报软件短期气候预测系统三峡梯调通信中心气象业务系统三峡梯调通信中心气象业务系统三、气象预报三、气象预报三峡梯调通信中心气象业务系统三峡梯调通信中心气象业务系统三、气象预报三、气象预报预报能力预报能力l长江上游流域长江上游流域4848小时小时以内的以内的强降水强降水其强度和落区预其强度和落区预报报可信可信l长江上游流域长江上游流域致洪暴雨过程致洪暴雨过程具有具有7 7天可用天可用预报时效预报时效三、气象预报三、气象预报预报评价（汛期强降水预报准确率评分）预报评价（汛期强降水预报准确率评分）323233334851.551.546.456.649.375.963.7强降水日数（天）24h强降水预报准确率（%）最大日面雨量（毫米）2009年2010年2011年2012年4851.551.546.4三、气象预报三、气象预报水库综合调度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峡梯级枢纽运行调度对水文预报的要求三、水文预报三、水文预报水文预报气象预报水情站网水文预报技术、方法人机交互水文预报要求水文预报要求三、水文预报三、水文预报区间产汇流模型：API模型、TANK模型、新安江模型等河道汇流模型：马斯京根模型、一维水动力学模型等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。水文预报控制节点图三峡水文预报分区图三峡水文预报短期水文预报模型三、水文预报三、水文预报水文预报模型新安江模型坦克模型水动力学模型API模型实时校正模型水文预报模型水文预报模型三、水文预报三、水文预报长中短期长中短期相结合相结合理论与实际经验理论与实际经验相结合相结合气象与水文气象与水文相结合相结合实时实时水文预报的技术手段采用多模型、多方法和水文预报的技术手段采用多模型、多方法和“三三结合结合”的预报体系。的预报体系。水文预报技术手段水文预报技术手段三、水文预报三、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、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。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。间技术等学科技术交叉融合的边缘性学科。历史演变法；历史演变法；以以水水文文要要素素周周期期分分析析为为基基础础的的数数值值分分析析统计；统计；以以大大气气环环流流、太太阳阳活活动动等等要要素素的的前前期期分分析为基础的分析统计；析为基础的分析统计；回归分析法；回归分析法；随机过程的时间序列分析法；随机过程的时间序列分析法；人工神经网络分析法；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。以流域蓄泄原理为基础的统计分析法。中中长期水文期水文预报模型模型门限自回归模型投影寻踪模型人工神经网络灰色动态模型小波分析模型三、水文预报三、水文预报z水文预报工作开展p每年汛前，对上游流域水文站网进行巡检；水文气象预报方案进行修编完善p汛期，加强水文气象的会商，可视会商的主要对象是水利部门和气象部门p领导全程参与洪水预报，对相关问题及时决策和协调，及时会签预报成果p汛后、年终时及时分析、总结，持续改进 三、水文预报三、水文预报提高预报准确率的举措提高预报准确率的举措l与气象部门进行预报服务合作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、水文预报三、水文预报提高预报准确率的举措提高预报准确率的举措l开展水文气象联合会商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。l 建立共享机制建立共享机制 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。l 加强站网系统布局和优化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、水文预报三、水文预报0102030405060708090100(%)12h24h48h72h98.9%98.0%95.4%93.2%20132013年全年预报精度年全年预报精度三、水文预报三、水文预报四、发电计划制作四、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。编制目的编制目的四、发电计划制作四、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。编制依据编制依据四、发电计划制作四、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。分类分类四、发电计划制作四、发电计划制作有弃水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。发电计划制作发电计划制作四、发电计划制作四、发电计划制作以水定电以电定水水电四、发电计划制作四、发电计划制作确定入库流量系列机组安装进度及检修计划水库运行方式边界条件计划计算、上报、下达长期发电计长期发电计长期发电计长期发电计划流程划流程划流程划流程四、发电计划制作四、发电计划制作难点气象预报气象预报管理要求与技术发展不平衡管理要求与技术发展不平衡入库流量预报入库流量预报水库运行方式水库运行方式公司决策层面公司决策层面机组安装进度机组安装进度四、发电计划制作四、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。中期发电计划中期发电计划中期发电计划中期发电计划四、发电计划制作四、发电计划制作气象预报流量预报综合水库运行方式、电网需求、检修安排，计算未来96点负荷部门、中心领导批准后上报电网短期发电计划短期发电计划短期发电计划短期发电计划流程流程流程流程四、发电计划制作四、发电计划制作发电计划制作电能弄得八九不离十电能弄得八九不离十,为什么水总弄不准为什么水总弄不准?1三峡调节性能好三峡调节性能好,为什么还修改计划为什么还修改计划?2三峡出库一定三峡出库一定,葛洲坝为什么做不准葛洲坝为什么做不准?3四、发电计划制作四、发电计划制作电能弄得八九不离十电能弄得八九不离十,为什么水总弄不准为什么水总弄不准?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、发电计划制作四、发电计划制作三峡调节性能好三峡调节性能好,为什么还修改计划为什么还修改计划?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、发电计划制作四、发电计划制作三峡调节性能好三峡调节性能好,为什么还修改计划为什么还修改计划?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20 cm左右，三峡水位将限，从而迫使需要修改三峡计划。四、发电计划制作四、发电计划制作三峡出库一定三峡出库一定,葛洲坝为什么做不准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;三峡出库一定三峡出库一定,葛洲坝为什么做不准葛洲坝为什么做不准?四、发电计划制作四、发电计划制作三峡出库一定三峡出库一定,葛洲坝为什么做不准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、发电计划制作四、发电计划制作三峡出库一定三峡出库一定,葛洲坝为什么做不准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、发电计划制作四、发电计划制作五、三峡五、三峡计划修改划修改类型型消落期消落消落期消落0.5m0.5m左右，上限左右，上限0.6m,0.6m,为什么总需改计划为什么总需改计划?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五、三峡消落期计划修改消落期消落消落期消落0.5m0.5m左右，上限左右，上限0.6m,0.6m,为什么总需改计划为什么总需改计划?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五、三峡消落期计划修改消落期消落消落期消落0.5m0.5m左右，上限左右，上限0.6m,0.6m,为什么总需改计划为什么总需改计划?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五、三峡消落期计划修改消落期消落消落期消落0.5m0.5m左右，上限左右，上限0.6m,0.6m,为什么总需改计划为什么总需改计划?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五、三峡消落期计划修改汛期水位控制在汛期水位控制在145.8m145.8m，为什么还需改计划，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、汛期计划修改五、汛期计划修改汛期水位控制在汛期水位控制在145.8m145.8m，为什么还需改计划，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20 cm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、汛期计划修改五、汛期计划修改汛期水位控制在汛期水位控制在145.8m145.8m，为什么还需改计划，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、汛期计划修改五、汛期计划修改汛期水位控制在汛期水位控制在145.8m145.8m，为什么还需改计划，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除流量变化带来不利影响，以保证水库的正常运行。五、汛期计划修改五、汛期计划修改葛洲坝制约导致三峡计划修改葛洲坝制约导致三峡计划修改在实际过程中，三峡出库流量接近葛洲坝满发流量时，一般控制葛洲坝水位在63.6m左右运行，调节空间有限。实施调度过程中，由于三峡调峰影响，葛洲坝电站需要同步调节，若葛洲坝水位未控制好，容易导致葛洲坝弃水。此时未避免葛洲坝弃水，通常只有申请修改三峡计划。五、葛洲坝制约导致计划修改五、葛洲坝制约导致计划修改特殊要求导致三峡计划修改特殊要求导致三峡计划修改在实际过程中，三峡水库承担多项任务，一些突发情况或者特殊要求，也导致需要修改三峡计划。如：配合航运救助、下游应急补水、或者其它特殊调度要求。五、特殊要求导致计划修改五、特殊要求导致计划修改谢谢 谢谢！