水能利用規劃
正文
為區域水能資源開發利用而制定總體方案。套用系統工程方法制定水能利用規劃已取得明顯的經濟效益。水能利用規劃的基本任務是：根據國家經濟、社會發展和對能源綜合利用的需要,以及水能資源本身的特點,擬定和選擇水能資源綜合開發利用的總體方案和開發程式，以此安排、指導水電工程設計和編制能源建設長期開發計畫。基本概念 水能資源是由河流的落差和徑流所構成的。在天然狀態下，落差分散，流量多變，必須採取集中落差、調節徑流的技術措施才能獲得水能，通過修建水電站生產電能。因此，水能利用的過程，就是水電站的生產過程，通常包括水能的獲得（集中）、調節和電能的生產（利用水能）、輸送、分配等生產環節。這些環節的整體，就是特定的水能資源系統。它除具有大系統的一切屬性外見(水資源系統工程)，還兼有水資源系統和電力系統的雙重性質。就水能資源系統的輸入（水或水能）來說，它是水資源綜合利用的部門之一；就系統的輸出（電能）來說，它又是電力系統中的一個子系統。因此水能的開發和利用，必然涉及與水資源綜合利用諸部門和電力生產諸部門之間的水力、電力聯繫，並與地區開發、社會福利和自然環境等也有相互影響。
規劃內容 水能利用規劃一般是在流域規劃的基礎上進行的。它的主要內容有：①確定開發目標。首先在調查研究的基礎上明確國家或地區對水能開發的基本要求和開發方向(是以河流綜合利用開發為主,還是以開發水能資源為主)。其次確定開發範圍(是以一條河流的梯級開發為主,還是以地區各條河流的平行開發為主)和可能的供電範圍。最後選定開發目標。過去多採用單一的經濟目標或兩個經濟目標（如防洪、發電），現在開始考慮經濟、政治、社會、環境和地區等多目標。②選擇水能或水電站開發方案。為充分利用河流水能資源，根據地形、地質和水文條件,常將河流劃分為若干河段,布置梯級水庫和水電站，進行分段開發。河段水能開發方式依具體情況而定，可能是壩式水電站（靠築壩集中水頭和匯集徑流）梯級，也可能是引水道式水電站（用引水道集中水頭和輸送徑流）梯級，還可能是混合式水電站（上述二者的結合）梯級。各梯級水庫的調節性能按調節周期可分為無調節、日調節、年調節和多年調節等。③確定梯級水庫和水電站的最優設計參數。各級水庫的水利參數有正常高水位、死水位、水庫防洪限制水位和設計水位等。各級水電站的動能參數為水電站保證出力、多年平均發電量和裝機容量等。④水電站、梯級水電站和電力系統的容量規劃。主要內容有：電力系統未來設計水平年的電力、電能需求預測；單站和梯級水電站的保證出力、總保證出力和電能、總電能的確定；電力系統未來時期的電力、電量平衡；梯級水電站總裝機容量(主要指必需容量)和各級水電站容量變化範圍；水、火電站之間容量分配和梯級總裝機容量在各級水電站之間的分配等。⑤優選梯級水電站運行策略。全系統最優運行策略的確定是實現系統開發目標的必要保證措施。⑥選定開發程式。這是規劃必須提供的成果之一。根據梯級水庫調節性能、水電站工程規模、綜合利用效果、工程量的大小、施工條件和期限，以及集資、投資的可能性，分別排序選優，以確定整個梯級水電站逐步連續開發的程式。這些規劃內容都是相互聯繫、相互依賴、相互制約的，任何一項內容的變化都會影響整個梯級水電站的效果，需要套用系統工程的方法來解決。
系統分析方法 根據水能規劃的特點，常採用以下的一些數學模型及最佳化技術：①非線性能源模型和非線性最佳化技術，在不同規劃階段也可採用線性規劃、整數規劃和網路技術進行最佳化計算。②時間序列模型、動態規劃模型及其相應的最佳化技術。例如，在水文、負荷和經濟需求預測中,多採用前者;在解決有明顯的空間和時間特性的問題時,多用後者,套用動態規劃時需要採取降維技術。③大系統的分解和協調技術和多目標決策。④仿真技術。在解決具體問題時常綜合使用上述方法，取長補短，互相驗證。
參考書目
武漢水利電力學院主編：《水能利用》，電力工業出版社，北京，1981。
