論中小型水庫在發(fā)電運(yùn)行中的優(yōu)化調(diào)度

廖鑫

摘 要 現(xiàn)如今，我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展已經(jīng)步入新階段，建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)對電力領(lǐng)域和行業(yè)結(jié)構(gòu)提出了新的發(fā)展要求，市場經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整為發(fā)電行業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級指明了新方向?；诖?，本文以中小型水庫作為研究對象，分析當(dāng)前水庫現(xiàn)有的電力調(diào)度方法，通過提高水量利用率和維持高水頭運(yùn)行等方式，實(shí)現(xiàn)中小型水庫發(fā)電運(yùn)行過程中的優(yōu)化調(diào)度。

關(guān)鍵詞 中小型水庫;發(fā)電運(yùn)行;電力優(yōu)化調(diào)度

引言

隨著國內(nèi)市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力工業(yè)對國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用不斷提升，但工業(yè)化進(jìn)程下，能源的消耗與污染物的排放也在不斷增加。國家大力倡導(dǎo)綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)，電力行業(yè)為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，轉(zhuǎn)變了以往煤炭發(fā)電的方式，而是通過建立中小型水庫進(jìn)行水力發(fā)電，并采用有效的方法實(shí)現(xiàn)水庫發(fā)電運(yùn)行過程的中的電力優(yōu)化調(diào)度。

1 中小型水庫現(xiàn)有調(diào)度方法

某地建立的中小型水庫以防洪發(fā)電為主，兼具水資源調(diào)配和生態(tài)環(huán)境改善等作用，發(fā)電站內(nèi)安裝了4臺燈泡式貫流機(jī)組，每臺發(fā)電機(jī)容量為35MW，多年平均發(fā)電量可以達(dá)到5.54億kW·h，年平均水量利用率可達(dá)到63.4%。該地域?qū)儆趤啛釒夂騾^(qū)，夏季高溫多雨，容易受到冷暖氣團(tuán)交鋒的影響，年降水量最大在2500mm左右，水庫水量充分，可為水庫水力發(fā)電運(yùn)行提供良好的資源基礎(chǔ)。目前水庫調(diào)度采用當(dāng)?shù)貧庀笾行奶峁┑亩唐谔鞖忸A(yù)報(bào)進(jìn)行24小時(shí)預(yù)報(bào)調(diào)度，但水文氣象預(yù)報(bào)對降雨量和降雨分布情況的預(yù)測精度不高，調(diào)度人員控制水庫高水位，以落地雨作為調(diào)度依據(jù)，通過建立水情遙測系統(tǒng)檢測降雨情況，結(jié)合發(fā)電運(yùn)行信息展開水文預(yù)報(bào)。這樣的調(diào)度方法有利于提高來水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性，使水庫能夠保持高水位的運(yùn)行狀態(tài)，提升水庫發(fā)電效益，不斷增加水庫的發(fā)電量[1]。

2 中小型水庫在發(fā)電運(yùn)行中的優(yōu)化調(diào)度研究

2.1 減少棄水，提高水量利用率

按照中小型水庫發(fā)電機(jī)組出力和發(fā)電量計(jì)算情況，可知燈泡式貫流機(jī)組的發(fā)電效率能夠維持在95%以上。為了實(shí)現(xiàn)水庫發(fā)電效益的最大化，可將中小型水庫流量與發(fā)電水頭作為重要技術(shù)指標(biāo)，采用減少棄水提高水資源利用率，或維持水庫高水頭電力調(diào)度的方式提升水庫的實(shí)際發(fā)電量。預(yù)防該水庫流域未來3天有中雨或大雨天氣，且降雨范圍較大，按照水電站出庫流量和水位情況，結(jié)合發(fā)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況展開動(dòng)態(tài)計(jì)算，將水庫水位通過發(fā)電運(yùn)行的方式提前降低到23米，從而延長發(fā)電運(yùn)行水頭，在最大程度上提升發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效益。已知該水電站的發(fā)電過流能力在190m?/s，最高可達(dá)到2033m?/s，正常水位狀態(tài)下，水庫4臺發(fā)電機(jī)組滿發(fā)狀態(tài)下的所需流量是1400m?/s，洪水前期水庫入庫流量低于1400m?/s。所以，可通過增加發(fā)電運(yùn)行的方式完成水庫預(yù)泄，從而提升水庫發(fā)電效益，避免只通過開閘棄水的方式完成水電調(diào)度。

本次降雨結(jié)束之前，相關(guān)部門經(jīng)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)退水的過程和大致時(shí)間，采用攔蓄洪尾的方式提升發(fā)電水頭，從而減少棄水，提升中小型水庫水量利用率，實(shí)現(xiàn)對水庫的發(fā)電優(yōu)化調(diào)度。按照之前水庫的設(shè)計(jì)要求，當(dāng)水庫流量退到4000m?/s的時(shí)候，水庫開始回蓄調(diào)度，控制水庫的出庫流量不會(huì)超過1800m?/s，但至少保持在860m?/s。從水電站多年的電力優(yōu)化調(diào)度的情況分析可知，受到上游水利工程的運(yùn)行影響，當(dāng)水庫入庫流量處于5000m?/s的時(shí)候，對水庫展開回蓄調(diào)度，使水庫的水位重新回蓄到20m的位置。

2.2 保持樞紐維持高水頭運(yùn)行

中小型水庫在運(yùn)行的過程中應(yīng)保持發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，且不會(huì)中途因故障停機(jī)。這種情況主要針對水庫洪峰流量位于4000m?/s的時(shí)候，按照水庫優(yōu)化調(diào)度原則，控制水庫發(fā)電回水位不能高于24.5m。當(dāng)水庫入庫流量低于4000m?/s的發(fā)電調(diào)度使其，應(yīng)將水庫的水位控制在20m左右，最高不能超過24m。隨著入庫流量的增加，超過該階段時(shí)，水庫為預(yù)泄調(diào)度階段，水庫的水位應(yīng)從之前20m下降到18m左右。這一過程中由于水庫水頭較低，不能滿足發(fā)電機(jī)組的實(shí)際發(fā)電需求，即水頭最低3.61m，長此以往將會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組無法運(yùn)行。因此，根據(jù)以往的中小型水庫發(fā)電調(diào)度經(jīng)驗(yàn)得知，洪峰流量處于4000～5500時(shí)，水庫水位可以不降低到20m之下，這樣不僅能滿足防洪調(diào)度安全，也能兼顧水庫英德水位不超過24.5m的要求，保證水力發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)轉(zhuǎn)且不會(huì)停機(jī)，盡可能降低停機(jī)時(shí)間，提升水資源利用率，提高水庫發(fā)電效益。

該中小型水庫的主汛期主要為5月和6月，這時(shí)間來水量較大，水庫容易發(fā)生洪水。5月多年平均入庫流量是2291m?/s，6月多年平均入庫流量是2534m?/s，與正常水位相比，水庫4臺發(fā)電機(jī)組滿發(fā)狀態(tài)下的所需流量1400m?/s，5月流量多出了64%，6月流量多出了81%。所以，在水庫主汛期階段，水庫水位應(yīng)盡可能保持在23.5m處，以水庫電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度為基本需求，在該前提條件下實(shí)現(xiàn)機(jī)組的滿負(fù)荷發(fā)電運(yùn)行。水庫4月、7月、10月為非主汛期，10月至轉(zhuǎn)年3月為枯水期，這一階段水庫洪水頻率較小，非主汛期的水庫調(diào)度最高水位不會(huì)超過24m，枯水期的水庫調(diào)度最高水位不會(huì)超過24.5m。以保持高水位為前提，按照水庫的來水量制定發(fā)電計(jì)劃，從而降低發(fā)電時(shí)的耗水率。

如果發(fā)電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰，或者在某一階段因?yàn)閳?zhí)行了水量調(diào)度方案而將水溫降到比較低的位置，結(jié)束之后應(yīng)在最短時(shí)間內(nèi)將水量回蓄到高水位。要求電力調(diào)度人員在降雨之后及時(shí)進(jìn)行發(fā)電機(jī)組的清理工作，清掃進(jìn)水口處的垃圾雜物，避免水頭損失，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的滿發(fā)。因?yàn)榻涤昊蚝樗?，大量垃圾因水流的作用而堆積在發(fā)電站的進(jìn)水口位置，給機(jī)組水頭帶來嚴(yán)重的損失，甚至4臺機(jī)組停止運(yùn)行，造成發(fā)電量損失。要求工作人員做好水電設(shè)備的巡視工作，加大設(shè)備巡檢力度，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題，應(yīng)第一時(shí)間處理，并對原有的不良設(shè)備加以改造，保證水力發(fā)電設(shè)備的安全運(yùn)行，防止因設(shè)備故障原因而降低下泄流量，確保中小型水庫正常使用時(shí)的零棄水。為避免緊急事件對中小型水庫發(fā)電造成影響，電力企業(yè)應(yīng)科學(xué)制定水力發(fā)電應(yīng)急預(yù)案，并做好預(yù)案的演練工作，提升工作人員面對緊急事故的處理能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉芳.飛來峽水利樞紐發(fā)電優(yōu)化調(diào)度淺析[J].內(nèi)蒙古水利，2020，（2）：64-66.