李原立,劉 超
(湖南省水運建設(shè)投資集團大源渡航電樞紐分公司,湖南 衡陽 421414)
經(jīng)濟運行是水電站主要的工作,而水庫調(diào)度又是經(jīng)濟運行工作中核心的一個工作,面對一次將要到來的洪水,在水庫調(diào)度方面如能做到適時、適度的滕庫,則會大大增加發(fā)電量,進而使經(jīng)濟運行工作更上一個臺階。
滕庫,是在面臨即將來臨的洪水時,提前一定的時間,在不影響上下游通航、機組運行安全的前提下,根據(jù)洪水的大小,合理地確定滕庫的程度,即洪水越大,滕庫的程度越大。
以下簡述3種常見的騰庫情況,構(gòu)建兩種增發(fā)電量的模型,并實際計算了某次騰庫操作的增發(fā)電量。
大源渡水電站為日調(diào)節(jié)水電站,水電站壩址流域面積為53 200 km2,多年平均流量為1 400 m3/s,正常蓄水位為50.00 m,最佳發(fā)電水位50.00 m±0.1 m,死水位為47.80 m。大源渡水庫為大(二)型水庫,總庫容為451.0×106m3。
一次理想中的滕庫操作應(yīng)該具有以下特點。如圖1中的曲線2所示。
(1)時間要求方面:停止滕庫的時間點,應(yīng)該與洪水到達完美銜接。
(2)滕庫程度方面:洪水到達后,上游水位增加至最大值,但不造成棄水。
(3)在開始滕庫至洪水到達后一段時間,機組在高負荷或滿負荷運行狀態(tài)。
由于騰庫操作涉及的變量較多,如降雨會形成多大的流量、經(jīng)過上游多個電站蓄水后到達電站的洪水流量大小,洪峰到達的時間等,在實際的騰庫操作中,一般很難達到理想中的騰庫調(diào)度,經(jīng)常會出現(xiàn)以下幾種不同的騰庫。
(1)滕庫過早
滕庫過早時,由于洪水還未達到,此時上游水位已降至最低,機組可利用水頭也降至最低,如長時間的等待洪水到來,機組在較低水頭下運行,則會減小滕庫的增發(fā)電量。對應(yīng)圖1中的曲線3。
(2)滕庫過晚、騰庫的程度低
滕庫過晚時,此時上游水位還未降至最低水平,由于洪水的到來,此時上游水位開始上升,由于滕庫過晚導(dǎo)致滕庫的效益沒有最大化。對應(yīng)圖1的曲線1。
圖1 騰庫示意圖
(3)滕庫的程度問題
基本原則:小水小騰,大水大騰。由于滕庫的程度受多方面的因素影響,如機組運行工況、上下游通航安全,很多情況下,可以滕庫的多少是影響滕庫帶來經(jīng)濟效益增加的關(guān)鍵因素。
t0:表示開始騰庫時間點;
t1:騰庫結(jié)束時間點、洪水到達時間點;
t2:洪水結(jié)束時間點。
某年5月20日,水情預(yù)報我廠將面臨一次較大的來水,為了最大化經(jīng)濟效益,大源渡與聯(lián)調(diào)中心加強水情方面的溝通和協(xié)調(diào),進行了一次比較好的滕庫調(diào)度,增加了發(fā)電效益。開始滕庫時,上游水位:50.04 m,入庫流量1 200 m3/s。20日上午08:45開始,1號~4號機組和0號機組開始逐步至滿發(fā)運行,發(fā)電流量1 750 m3/s。
滕庫過程1號~4號機組負荷、上游水位變化如圖2所示,圖中曲線1為全場總有功,曲線2為上游水位。
圖2 騰庫過程曲線
21日晚22:40,上游降至最低水位49.37 m,后續(xù)隨著洪水到達大源渡,上游水位于23日14:28達到最高,50.20 m。整個滕庫過程以及洪水達到后一段時間,1號~4號機組負荷保持在106 MW~121 MW之間,運行在負荷較高的水平。
模型1:以騰庫情況下的發(fā)電量減去未騰庫情況下的發(fā)電量,然后再減去因騰庫時間過早,洪水未到達,使機組在低水頭工況運行相比不騰庫情況的高水頭運行產(chǎn)生的發(fā)電量差。洪水于t1時間點到達,在t1至t2時間段內(nèi),機組平均出力近似認(rèn)為等于P1。
ΔW:增發(fā)電量;
W1:騰庫情況下t0至t2時間段內(nèi)的發(fā)電量;
W2:未騰庫情況下t0至t2時間段內(nèi)的發(fā)電量;
W水頭差:相同流量下,騰庫情況下低水頭運行與不騰庫高水頭運行的發(fā)電量之差;
P1:騰庫情況下機組平均出力;
P2:未騰庫情況下機組平均出力;
t0:表示開始騰庫時間點;
t1:騰庫結(jié)束時間點、洪水到達時間點;
t2:洪水結(jié)束時間點;
Qavg1:t0至t1時間段內(nèi)平均入庫流量;
Qavg2:t1至tL時間段內(nèi)平均入庫流量;
Havg:未騰庫情況下t0至t1時間段內(nèi)平均水頭;
tL:騰庫情況下,低水位運行結(jié)束時間點;
HH:未騰庫情況下t1至tL的平均水頭;
HL:騰庫情況下t1至tL的平均水頭。
經(jīng)查詢和計算相關(guān)數(shù)據(jù),忽略W水頭差,其中P1為 11.7萬 kW,Qavg1取 1 200 m3/s,Havg取 8.8 m,η取93%,t0為5月 20日 08:30,t1為 21日23:00,t1-t0=38.5 h,計算可得ΔW=79.7萬kW·h。
模型2:根據(jù)騰庫的庫容以及機組耗水率可計算得出增發(fā)電量。
V1:騰庫前的蓄水量
V2:騰庫后的蓄水量
經(jīng)查詢:大源渡水庫在水庫水位為50.00 m時,蓄水量為451×106m3,在水庫水位為49.40 m時,蓄水量為412×106m3,在忽略W水頭差的前提下。
代入公式(5),V1為 451×106m3,V2為412×106m3,機組在7.8 m凈水頭下平均耗水率耗水率avg為52 m3/kW·h,計算可得 ΔW=75萬 kW·h。
綜合方法1、方法2兩種方法得出的增發(fā)電量,可知此次騰庫帶來的增發(fā)電量在75萬~79.7萬kW·h左右,帶來很好的經(jīng)濟效益,經(jīng)濟運行工作進一步得到提升。同時,應(yīng)注意到,由于W水頭差的存在,要想最大化騰庫帶來的經(jīng)濟效益,對騰庫的時間點把握尤其重要,應(yīng)避免過早騰庫,在洪水達到之前,機組長時間在低水位運行,這會很大程度上抵消騰庫帶來的增發(fā)電量,當(dāng)然這依賴于準(zhǔn)確的水情預(yù)報,精確的水情預(yù)報是達到較好騰庫效果,提高發(fā)電效益的前提。