段志勇,王 晟

(四川美姑河水電開發(fā)有限責(zé)任公司,成都 611130)

文章編號：1006—2610(2015)05—0090—03

淺析柳洪、坪頭水電站聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行

段志勇,王 晟

(四川美姑河水電開發(fā)有限責(zé)任公司,成都 611130)

對美姑河流域柳洪、坪頭水電站聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行的各種影響因素以及日常聯(lián)合運(yùn)行方式進(jìn)行了分析，提出了柳洪和坪頭這種類型梯級電站，在四川省電網(wǎng)相應(yīng)規(guī)則下，其應(yīng)遵循的負(fù)荷運(yùn)行區(qū)間、發(fā)電調(diào)度原則、不同時期的運(yùn)行方式等。為美姑河流域柳洪、坪頭水電站的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了一定的指導(dǎo)意見和可行方案，對同類型流域梯級水電站的聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行和前期規(guī)劃具有一定的借鑒意義。

聯(lián)合調(diào)度;柳洪水電站;坪頭水電站

1 工程概況

美姑河是金沙江下游左岸的一級支流，干流按一庫五級規(guī)劃方案進(jìn)行開發(fā)，自上而下分別為牛牛壩(龍頭水庫)、瓦洛、瓦吉吉、柳洪和坪頭，目前已建成柳洪和坪頭2座水電站。

柳洪水電站采用低閘引水式開發(fā)，閘址以上集水面積2 215 km2，總庫容65萬m3，調(diào)節(jié)庫容51.5萬m3，為日調(diào)節(jié)水庫，設(shè)計水頭358 m，設(shè)計發(fā)電引用流量57 m3/s，裝機(jī)容量180 MW(3×60 MW)。坪頭水電站位于柳洪水電站下游，其水庫銜接柳洪水電站尾水，電站采用低閘引水式開發(fā)，閘址以上集水面積2 468 km2，總庫容62萬m3，調(diào)節(jié)庫容14.7萬m3，設(shè)計水頭294 m，設(shè)計發(fā)電引用流量72 m3/s，裝機(jī)容量180 MW(3×60 MW)。

柳洪和坪頭水電站均為單一發(fā)電工程，無防洪、航運(yùn)、灌溉等綜合利用要求。

2 聯(lián)合調(diào)度的目的

柳洪、坪頭水電站屬于同一業(yè)主所有，均歸四川省電力公司調(diào)控中心(簡稱省調(diào))管轄調(diào)度，已建立美姑河流域集控中心，柳洪、坪頭水電站均已納入集控中心管轄。在日常負(fù)荷調(diào)度方面，省調(diào)下達(dá)流域總的負(fù)荷給集控中心，由集控中心根據(jù)電站的具體運(yùn)行情況，自行在柳洪和坪頭之間分配。

柳洪、坪頭水電站均為單一發(fā)電工程，作為聯(lián)合調(diào)度，其最大的目的就是在保證安全的前提下，獲得最大的發(fā)電效益。由于四川電網(wǎng)實(shí)行浮動電價，作為發(fā)電企業(yè)而言，應(yīng)該關(guān)注發(fā)電收入最大化，而不能單純地關(guān)注發(fā)電量最大化。所以，聯(lián)合調(diào)度的目的是發(fā)電收入最大化。

3 影響聯(lián)合調(diào)度的因素

根據(jù)柳洪和坪頭水電站設(shè)計規(guī)定以及幾年來這兩座電站生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)際情況分析，影響這兩座電站聯(lián)合調(diào)度的因素主要有以下幾點(diǎn)。

3.1 流域來水及水庫運(yùn)行方式因素

美姑河流域?yàn)橛旰?季氣候：雨季(汛期)河流來水陡漲陡落，且泥沙含量高；旱季河流來水持續(xù)減少，最少可低至幾立方米每秒。汛期兩電站分別在各自的固定沉沙水位運(yùn)行，水庫無調(diào)節(jié)能力；根據(jù)設(shè)計規(guī)定，當(dāng)柳洪和坪頭水電站入庫流量分別大于250 m3/s和280 m3/s或入庫含沙量大于等于7 kg/ m3時，電站分別需進(jìn)行全停機(jī)避峰，并敞泄沖沙。非汛期兩電站在各自的死水位與正常蓄水位之間運(yùn)行，具備一定的日調(diào)節(jié)能力。

3.2 電量構(gòu)成及電價因素

目前電站發(fā)電上網(wǎng)電量結(jié)構(gòu)主要有合同電量、留州電量、直購電量、川電外送電量等幾種，其中以合同電量為主，其他電量為輔。

不同的電量實(shí)行不同的電價政策。其中，合同電量電價在標(biāo)桿電價的基礎(chǔ)上，全年按照豐水期、平水期和枯水期，全天按照高峰時段、平時段和低谷時段綜合進(jìn)行電價浮動。全年浮動電價如表1所示。其它電量結(jié)構(gòu)的電價參照合同電價靈活進(jìn)行。

表1 上網(wǎng)標(biāo)桿電價浮動表

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，四川電網(wǎng)實(shí)際用電負(fù)荷的峰、平、谷時間與電價的峰、平、谷時段存在一定的時間偏離：① 實(shí)際用電高峰主要出現(xiàn)在平時段；② 用電低谷主要出現(xiàn)在低谷時段中期和早高峰時段的前期。電站負(fù)荷的運(yùn)行需配合電網(wǎng)的實(shí)際負(fù)荷需求，所以，在電量的時段分配上也需考慮電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行需求、電價構(gòu)成等因素。

3.3 水力因素

柳洪水電站尾水處于坪頭水庫庫尾，柳洪發(fā)電流量無時差傳遞至坪頭水庫。柳洪水庫位于坪頭水庫上游約15 km處，柳洪水庫下泄流量變化傳遞到坪頭水庫約需1.5 h。聯(lián)合調(diào)度時，需要按水流傳遞時間申請和調(diào)整2座電站的負(fù)荷。

在枯水期，柳洪閘首與坪頭閘首區(qū)間來水很小，平均值小于1 m3/s，而柳洪水電站機(jī)組耗水率(約為1.12 m3/kWh)小于坪頭水電站機(jī)組耗水率(約為1.38 m3/kWh)。在聯(lián)合調(diào)度時，需充分考慮這兩座電站發(fā)電負(fù)荷的匹配和時段分配，以達(dá)到流域總電量和收入最大化的目的。

3.4 水輪機(jī)運(yùn)行工況因素

柳洪水電站水輪機(jī)震動運(yùn)行區(qū)間為20～36 MW，優(yōu)良運(yùn)行區(qū)間37～60 MW，0～24 MW為低負(fù)荷區(qū)。坪頭水電站水輪機(jī)震動運(yùn)行區(qū)間為15～30 MW，優(yōu)良運(yùn)行區(qū)間31～60 MW，0～24 MW為低負(fù)荷區(qū)。柳洪和坪頭電站水輪機(jī)的最優(yōu)效率區(qū)均為40～60 MW。聯(lián)合調(diào)度時，為保證機(jī)組設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)使機(jī)組運(yùn)行在優(yōu)良運(yùn)行區(qū)間(最好是在最優(yōu)效率區(qū))，避開震動區(qū)，避免長時間運(yùn)行在低負(fù)荷區(qū)，以防止水輪機(jī)故障停運(yùn)或磨蝕加劇。

4 聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行分析

4.1 負(fù)荷匹配分析

根據(jù)水力傳遞、耗水率和水輪機(jī)運(yùn)行工況因素，對2座水電站間的負(fù)荷匹配進(jìn)行分析。在絕大多數(shù)時候，柳洪水庫至坪頭水庫間的區(qū)間來水量很小。當(dāng)不考慮區(qū)間來水，且坪頭水庫不作調(diào)節(jié)使用時，根據(jù)耗水率計算出柳洪和坪頭水電站負(fù)荷匹配關(guān)系，如表2所示。

由表2可知，當(dāng)區(qū)間來水很小時，總負(fù)荷在1～70 MW或110～140 MW間長期運(yùn)行時，柳洪或坪頭機(jī)組要進(jìn)入低負(fù)荷區(qū)或震動區(qū)運(yùn)行。所以推薦流域總負(fù)荷運(yùn)行區(qū)間為70～110 MW和140～360 MW，盡量避開1～70 MW和110～150 MW區(qū)間運(yùn)行。

4.2 汛期聯(lián)合調(diào)度分析

汛期柳洪、坪頭水電站均在沉沙水位運(yùn)行，無調(diào)節(jié)能力，無法進(jìn)行峰、平、谷調(diào)節(jié)。所以在汛期發(fā)電量最大化即為發(fā)電效益最大化，以“按來水實(shí)時發(fā)電，減少棄水電量”為第一原則。

表2 2座水電站負(fù)荷匹配表

當(dāng)來水流量大于發(fā)電所需流量時，棄水是不可避免的。如果棄水時，2座電站均已滿負(fù)荷運(yùn)行，則棄水不產(chǎn)生電量損失。若棄水時，2座電站總負(fù)荷未到達(dá)滿負(fù)荷運(yùn)行，則將產(chǎn)生棄水損失電量，在此運(yùn)行情況下，應(yīng)首先選擇柳洪水電站進(jìn)行棄水、坪頭水電站分配盡可能多負(fù)荷的運(yùn)行方式。

采取該棄水運(yùn)行方式主要有如下原因：① 柳洪水庫的棄水，通過河道傳遞至坪頭水庫的過程存在延時，棄水水量在河道間流動相當(dāng)于坪頭水電站的動庫容，當(dāng)上網(wǎng)負(fù)荷限制取消或流域來水減小時，棄水可以全部或部分被坪頭水電站利用，增加總發(fā)電量；② 坪頭水電站為CDM項(xiàng)目，坪頭水電站發(fā)電量越多，可能獲得的CDM交易收入就越多。

汛期聯(lián)合調(diào)度的原則為：按來水實(shí)時發(fā)電，柳洪水電站優(yōu)先棄水，坪頭水電站優(yōu)先發(fā)電。

4.3 非汛期聯(lián)合調(diào)度分析

非汛期電站具有一定的調(diào)節(jié)庫容，當(dāng)來水穩(wěn)定且可以較準(zhǔn)確預(yù)測時，可以按日調(diào)節(jié)進(jìn)行日常調(diào)度；當(dāng)雨天來水較大時，因預(yù)測困難，電站聯(lián)合調(diào)度仍應(yīng)按來水實(shí)時發(fā)電的原則進(jìn)行，以免實(shí)際調(diào)度操作困難產(chǎn)生大量棄水損失電量。

在非汛期，柳洪水庫調(diào)節(jié)水位為1 296～1 305 m，有51.5萬m3調(diào)節(jié)庫容；坪頭水庫調(diào)節(jié)水位為910～913 m，有14.7萬m3調(diào)節(jié)庫容。當(dāng)來水可預(yù)測時，考慮到預(yù)測誤差及應(yīng)對某些突發(fā)情況，水庫日調(diào)節(jié)運(yùn)用時應(yīng)留出一定的空庫容和存水量，建議柳洪水庫在1 299～1 304 m之間運(yùn)用，坪頭水庫在911～912 m之間運(yùn)用，對應(yīng)的運(yùn)用庫容為 31.2萬m3和4.9萬m3。柳洪水電站31.2萬m3調(diào)節(jié)庫容對應(yīng)柳洪電站27.9萬kWh電量、坪頭電站22.6萬kWh電量，坪頭水電站4.9萬m3調(diào)節(jié)庫容對應(yīng)坪頭電站3.5萬kWh電量，流域總調(diào)蓄電量為54萬kWh。在制定流域日負(fù)荷調(diào)節(jié)調(diào)度計劃(日負(fù)荷曲線)時，應(yīng)將總的調(diào)蓄電量控制在54萬kWh以內(nèi)。

從峰、平、谷電價比例關(guān)系，為增加發(fā)電收入，電站應(yīng)盡量發(fā)高峰電，少發(fā)低谷電；但由于四川電網(wǎng)在非汛期，對水電站上網(wǎng)電量的谷峰比例有一定的限制。所以在非汛期，電站應(yīng)按照省調(diào)對谷、峰段電量最高限制比合理分配電站時段發(fā)電上網(wǎng)負(fù)荷，以獲得最大發(fā)電收入。根據(jù)峰、平、谷時段電價比分析可知：當(dāng)谷峰段電量比為0.905∶1時，谷、峰段加權(quán)平均電價等于平段電價。所以，當(dāng)谷峰比限制小于0. 905∶1時，應(yīng)盡量將電量分配在峰、谷時段運(yùn)行；當(dāng)谷峰比限制大于0. 905∶1時，應(yīng)盡量將電量分配在平時段運(yùn)行。

非汛期聯(lián)合調(diào)度的主要原則：日調(diào)蓄電量不超過54萬kWh，根據(jù)谷峰比限制，按加權(quán)平均電價最高安排時段發(fā)電量。

5 結(jié) 語

柳洪、坪頭水電站聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行工作，也需隨電站實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，不斷地進(jìn)行完善和補(bǔ)充。隨著美姑河流域上游電站，特別是龍頭水庫的建設(shè)和投運(yùn)，梯級流域電站的聯(lián)合調(diào)度以及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將是日常生產(chǎn)活動中較重要的一項(xiàng)工作。本文所述的柳洪、坪頭2座電站的聯(lián)合調(diào)度分析，可以為同類型梯級電站的聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行和前期規(guī)劃提供一定的借鑒意義。

[1] 中國水電顧問集體成都勘測設(shè)計研究院.四川美姑河柳洪水電站設(shè)計運(yùn)行說明書[R].中國水電顧問集體成都勘測設(shè)計研究院,2007.

[2] 中國水電顧問集體成都勘測設(shè)計研究院.四川美姑河坪頭水電站設(shè)計運(yùn)行說明書[R].中國水電顧問集體成都勘測設(shè)計研究院,2011.

[3] 華電電力科學(xué)研究院.水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及評價[M].北京：中國水利水電出版社，2012.

[4] 武世峰.論喜河水庫優(yōu)化調(diào)度方式[J].西北水電，2012，(6)：33-36.

Study on Combined Dispatching Operation of Lihong and Pingtou Hydropower Stations

DUAN Zhi-yong, WANG Sheng

(Sichuan Meigu River Hydropower Development Co., Ltd., Chengdu 611130，China)

Both influencing factors and routine combined operation modes of the combined dispatching operation of Liuhong and Pingtou Hydropower Stations in Meigu River catchment are analyzed. The load operation range, dispatching principles and the operation modes, which shall be followed in the corresponding rules of the Sichuan power grid, in different periods of such cascade hydropower stations as Liuhong and Pingtou Hydropower Stations are proposed. They provide not only the safety and economic operation of Liuhong and Pingtou Hydropower Stations in the Meigu River catchment with guidance and feasible scheme but also the combined dispatching operation and planning of the cascade hydropower stations in the similar catchment with reference.Key words:combined dispatching; Liuhong Hydropower Station; Pingtou Hydropower Station

2015-03-10

段志勇(1983- )，男，湖南省資興市人，工程師，主要從事水電站生產(chǎn)運(yùn)行工作.

TV737

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.05.026