周浩于
云南大唐国际电力有限公司
摘要：由于梯级水电站的水力与电力关系密切，以及入库来水的不确定性，给水库运行和准确调度带来极大的困难，而且多数水电站除发电外还承担着防洪、航运、供水、排沙等综合利用任务，因此，水电调度是一个半结构化且弹性较大的业务。
关键词：水电；优化；调度
传统的水库优化调度主要注重于水库的运行调度问题，考虑的是水库自身的长、中、短期调度，然而，要实现真正意义上的优化调度，需综合考虑水库本身承担的任务和水电站在电网中的地位，这涉及到预报、调度、防洪安全以及保证水库长效运行的排沙、特征水位控制等问题；并且，系统优化调度采取的基本是分步进行方式，难免会带来多家厂商开发、重复开发、软件分散、资源浪费和重叠、整体性不强等缺点，各项目的开发成果很难在整个系统中体现并发挥其应有的作用。
1、概况
梯级水电厂在可研和设计过程中都致力于将水资源的利用率最大化，按照《可研报告》李仙江流域梯级水电厂全部以额定出力满发时上、下游之间的发电水量基本平衡。目前已建成投产的水电厂如下：
第1级：崖羊山水电厂，装机60MW×2，发电流量119.6m?/台；
第2级：石门坎水电厂，装机65MW×2，发电流量102.4 m?/台；
第3级：龙 马水电厂，装机90MW×3，发电流量104.1 m?/台；
第４级：居甫渡水电厂，装机90MW×3，发电流量197.5 m?/台；
第５级：戈兰滩水电厂，装机150MW×3，发电流量220 m?/台；
第6级：土卡河水电厂，装机55MW×3，发电流量246.5 m?/台；
合 计：6级水电厂，总装机1375MW。
2、优化调度
自2006年7月崖羊山水电厂首台机组投运，到2011年10月石门坎水电厂最后一台机组投产，经过6年以来的商业运行，我个人总结在党和政府大力实施“西电东送”、“节能减排”等政策环境下，还需要在梯级水电厂之间进一步优化调度以努力达到水资源利用率的最大化。
在李仙江流域中调节库容最大的为龙马水电厂，其次是戈兰滩、崖羊山水电厂，石门坎、居甫渡、土卡河水电厂只能达到日调节能力。按照这个格局可以将水库之间实行“大小搭配”的方法分成崖羊山—石门坎、龙马—居甫渡、戈兰滩—土卡河的三个组合，在每个组合内按照相同的发电水量分配负荷计划，保证了上、下游之间的出入库平衡，水能利用率接近于100%。需要补充说明的是虽然龙马和居甫渡水电厂的发电水量差距较大，但是居甫渡水电厂还有一条较大的支流——阿墨江，这样就能够保证居甫渡水电厂的入库水量了。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，“大小搭配”的水电厂在高峰时段先开上游大水库的机组、低谷时段先停下游小水库的机组，上下游的间隔时间以区间流速达到下游大坝为参考，这样就能够保障下游水电厂维持较高的水头、降低耗水率。高峰时段先开上游大水库的机组使得下游先有了入库流量，此后下游再开机就能够维持原有的水头了，反之则下游的水位先下降了才有入库流量，长期结果就是下游水位逐日下降难以回升。以此类推，低谷时段下游水库先停机可以继续得到上游水库的来水补充，使得下游水库的水位有所回升，维持了高水位。
低峰时段系统电压偏高时，电网采用过水电厂发电机组并网空载运行的方式进行调压，这种运行方式对于水轮发电机组的安全是不利的，因为空载运行时机组处于振动区域，长期运行将造成对发电机的危害。目前所有水电厂都通过进相试验核实了各台机组的进相能力，在电网需要进行调压时可首先考虑大水库的机组，尽量安排高水头、低耗水率的机组进相运行，同时也可以给机组分配最小出力而不是空载运行，流域内的其他机组就可以停机备用。这样既不会造成电网的有功出力过剩，也不会使机组处于振动区运行，而且能够给下游小库容的水电厂补充来水，在下一个高峰前蓄水备用。对李仙江流域而言，龙马和戈兰滩水电厂的库容较大，机组的进相容量也充足，在低峰时段就比较适合在最低出力下进相运行调压。石门坎、居甫渡、土卡河水电厂的调节库容较小、机组进相能力不大，因此不适宜在低峰时段进相运行，可以安排停机备用。
相对汛期而言，枯水期对于水电厂的调度更加重要，因为来水量急剧减少，还要安排计划检修工作，特别是近年来干旱气候频发，珍惜的水资源就更加宝贵。在汛期结束前，梯级水电厂都会争取将水位蓄满至额定水位或以上，但是随之而来的电网负荷计划也发生了较大改变，水电厂的负荷基本压缩在了高峰时段顶峰运行，如果上、下游之间的负荷分配不合理位也可能在旱季出现水库蓄满被迫弃水的情况。结合李仙江流域的实际情况，如果按照“大小搭配”的原则进行分配就可以避免在这种情况。首先安排下游日调节库容的水电厂在上午的高峰时段运行至中午低谷时段停机，下午高峰时段则安排上游调节库容大的水电厂运行，这样既能给下游水电厂补充水量，又能消化自身上午的来水不过度抬高水位。到了晚上高峰时段如果下游水电厂的水位回升到额定水位也可以开机顶峰，这样不仅小库容的水电厂水位保持在了额定水位，而且也为第二天的早峰做好了蓄水准备。周末或者节假日期间电网负荷较少的情况下，水电厂甚至可以全天备用不安排开机，如果电网考虑旋转备用也适宜选择有支流来水的大库容水电厂（如龙马或戈兰滩），而不应采用石门坎、土卡河这类没有支流、完全依靠上游的水电厂。
同理，枯水期安排梯级水电厂的检修也适宜按照“从小到大、从下到上”的顺序组织，从最末一级土卡河水电厂开始安排检修，开工前务必降至死水位，公用系统检修应该争取安排上、下游电厂同时进行，或者上游电厂尽量减少负荷计划，争取确保检修期间下游水电厂不发生弃水。随后应该安排中下游的小库容居甫渡水电厂检修，因为末级土卡河水电厂检修期间上游戈兰滩水电厂的水位可能蓄的较高，需要利用下游水电厂恢复运行后多发电以降低水位为自己的检修做准备。中下游的居甫渡水电厂检修完毕后就应该安排下游的大库容戈兰滩水电厂进行检修了。以此类推，第四个应该是上游小库容的石门坎和崖羊山水电厂，因为石门坎水电厂几乎完全依靠崖羊山水电厂的来水发电，二者统一安排可以避免崖羊山水电厂检修期间石门坎水电厂无水可用。在此期间，龙马水电厂可以尽量拉低水位运行，此时下游的其他水电厂都已经检修完毕，可以充分的利用龙马水电厂的来水蓄水发电。最后安排龙马水电厂检修时，整个流域上下游的其它水电厂都完成了检修，下游已经蓄满水库，龙马水电厂本身也腾出了足够的库容储存上游来水，有效的避免了弃水情况的发生。因此，检修顺序可以优化为：“土卡河—居甫渡—戈兰滩—崖羊山&石门坎—龙马”，如果居甫渡和戈兰滩水电厂的公用系统检修能够同时进行更佳。
3、结语
综上所述，梯级水电厂的水库调度是决定电能调度的关键，在水能资源得到充分利用的前提在才能做好电能调度，孤立的考虑单个水电厂的运行方式只能满足一时之需，而不利于发挥整体流域的水能资源。因此，梯级水电厂采用集控运行管理不仅是人力资源的集约，更有利于发挥流域调度的优势，使水资源得到更充分利用。
论文作者:周浩于
论文发表刊物:《基层建设》2015年19期供稿
论文发表时间:2015/12/30
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