水力發(fā)電站的調(diào)度管理

李玉明

(遼寧省觀音閣供水有限公司，遼寧 本溪117100)

由于國家的大力推動(dòng)以及水電能源的優(yōu)勢，水力電站，尤其是中小型水力電站日益成為電力能源的重要組成部分。但水力發(fā)電站在運(yùn)行過程中也存在不足:設(shè)備維修保養(yǎng)理念淡薄、安全管理不到位、漠視設(shè)備安全隱患、相關(guān)技術(shù)資料管理混亂以及責(zé)任管理不夠重視等忽略環(huán)保效益，而片面追經(jīng)濟(jì)效益的現(xiàn)象。

1 水力電站運(yùn)行效益的主要影響因素

以梯級(jí)水庫為例，通常發(fā)電方式?jīng)Q定于來水情況。

1)水庫調(diào)節(jié)性能決定了水庫的不同運(yùn)行方式，水庫一般有多年調(diào)節(jié)水庫類型、季調(diào)節(jié)水庫類型、周調(diào)節(jié)水庫類型以及日調(diào)節(jié)水庫類型:

日調(diào)節(jié)水庫調(diào)節(jié)庫容小，應(yīng)與上游電站的運(yùn)行方式同步調(diào)整，如果調(diào)整不協(xié)調(diào)，則會(huì)降低水能的利用效率，也就是會(huì)產(chǎn)生棄水;周調(diào)節(jié)水庫的調(diào)節(jié)庫容，但調(diào)節(jié)量還是存在一定的局限，水庫運(yùn)行方式的調(diào)整通常需要提前數(shù)小時(shí)至一、兩天時(shí)間，如果處理不當(dāng)，則會(huì)造成發(fā)電效益的經(jīng)濟(jì)損失;季調(diào)節(jié)水庫與多年調(diào)節(jié)水庫調(diào)節(jié)庫容比較大，此類型的水庫運(yùn)行方式，為了騰出庫容以備調(diào)蓄汛期洪水，需要在汛期到來前3 ～4個(gè)月內(nèi)，加大發(fā)電方式逐步消落水位，從而充分協(xié)調(diào)水庫的蓄泄關(guān)系［1］。

2)水力發(fā)電站并網(wǎng)的電壓等級(jí)，會(huì)因其在電網(wǎng)中的地位以及功能有所差異，即梯級(jí)電站高度權(quán)屬不同，會(huì)直接影響到其水能優(yōu)化效果;按照華中電網(wǎng)調(diào)度權(quán)限劃分慣例，當(dāng)電站的電壓等級(jí)為220 kV時(shí)，由省進(jìn)行調(diào)度;當(dāng)電站的電壓等級(jí)為500 kV時(shí)，由華中網(wǎng)來進(jìn)行調(diào)度。在調(diào)度管理體制方面，網(wǎng)調(diào)與省中調(diào)屬于上下級(jí)管理關(guān)系，發(fā)電方式要在兩者所屬電站之間進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，操作非常不容易，所以如何處理好兩者關(guān)系，是梯級(jí)電站運(yùn)行管理的一大難題。

3)水庫發(fā)電效益的另一個(gè)重要的影響因素則為汛期水位，對(duì)水力發(fā)電站來說，如果錯(cuò)過了蓄水時(shí)機(jī)，沒有水量可蓄，結(jié)果可想而知，水庫的整個(gè)供水期將受到直接的影響;但汛限水位的控制，按照國家防洪法相關(guān)規(guī)定，完全取決于防汛部門的指揮。

4)運(yùn)行管理與電網(wǎng)需求之間的協(xié)調(diào)，如調(diào)壓、調(diào)頻、調(diào)峰、電量、電力以及事故備用等因素都屬于電網(wǎng)需求，當(dāng)這些因素處理不好，也會(huì)對(duì)水力發(fā)電站的運(yùn)行產(chǎn)生比較大的影響［2］。

2 水力發(fā)電站的調(diào)度管理

要提高水力電站的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益，技術(shù)管理必不可少，特別是中小型水力電站，更應(yīng)著眼于水力電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與人身安全，在此基礎(chǔ)上提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，如合理利用水力資源，提高整體管理水平，降低勞動(dòng)成本，從而使水力電站的穩(wěn)定、持續(xù)、快速發(fā)展。以下將從調(diào)度角度，談?wù)勅绾翁幚硇顬a的關(guān)系，以達(dá)到合理調(diào)用水資源提高效益的目的［3］。

2.1 調(diào)度方案的基本原則

上游電站的運(yùn)行方式在梯級(jí)水庫形成后，直接由下游梯級(jí)電站的運(yùn)行方式所決定。從發(fā)電效益最大化出發(fā)，只有充分發(fā)揮梯級(jí)水庫綜合效益才有望實(shí)現(xiàn)。水力發(fā)電站控制中心，應(yīng)綜合考慮上述各種因素，科學(xué)制定水庫的中長期運(yùn)行方式，以日常方式優(yōu)化高度措施。其次需要考慮水庫的補(bǔ)償效益，①是處于枯水期、平水期階段時(shí)，為增加發(fā)電效益，提高整個(gè)流域電站水能利用率，實(shí)現(xiàn)以豐補(bǔ)枯，應(yīng)加大發(fā)電方式為下游電站補(bǔ)充水量;②是在汛期階段，為降低下游水庫棄水的損失，可進(jìn)行攔蓄洪水處理，同時(shí)為最在限度利用汛限水位以上的防洪庫容，在洪水資源豐富的階段，多增加發(fā)電方式，使水資源得到充分利用。另外，由于水情有時(shí)變化無常，水情預(yù)報(bào)難免會(huì)出現(xiàn)誤差，發(fā)電計(jì)劃就需要做出一些調(diào)整，以降低棄水的產(chǎn)生，影響到水力發(fā)電站的整體發(fā)電效益，如果是梯級(jí)電站類型的，可暫時(shí)將棄水風(fēng)險(xiǎn)電站的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到有可能棄水的電站。

2.2 以實(shí)例分析洪水調(diào)度方案

該水力發(fā)電站的主要設(shè)備情況大致為:①河床電站安裝4 臺(tái)燈泡貫流失式水輪機(jī)組，6 孔泄洪閘設(shè)計(jì)泄洪流量大概6000 m3/s;②以發(fā)電為主的河床電站裝機(jī)4 臺(tái)，保證出力51 MW，裝機(jī)容量為116 MW，機(jī)組年利用小時(shí)達(dá)5 129 h，多年平均發(fā)電量高達(dá)5.5 億kW·h;③電站裝機(jī)1 臺(tái)，容量為3.1MW;④機(jī)組年利用高達(dá)2 942 h，年灌溉天數(shù)高達(dá)161 d;⑤該水力發(fā)電站總裝機(jī)大概12萬kW，總庫容高達(dá)2500 多萬m3，灌溉面積也高達(dá)5.67 多萬hm2，由此可見該提供生態(tài)用水、發(fā)電以及灌溉為水力發(fā)電站的主要作用。

水力發(fā)電站運(yùn)行中經(jīng)過沖淤平衡后，正常蓄水位以庫容下比原始庫容(2 583萬m3)下降了1473萬m3。沖淤平衡后水庫無法進(jìn)行不完全日調(diào)節(jié)，這是由于調(diào)節(jié)庫容小于枯水日來水量的20%，即正常蓄水位1 240.5 m至死水位1236.5 m之間的調(diào)節(jié)庫容僅為937萬m3?；谏鲜鰡栴}，有必要處理蓄瀉之間的關(guān)系，具體為協(xié)調(diào)“發(fā)電、防洪、灌溉”三者之間的關(guān)系，在實(shí)踐中制定了以下7 點(diǎn)有效的洪水調(diào)度解決措施:①為保證大壩安全，當(dāng)入庫流量達(dá)到設(shè)計(jì)及校核洪水時(shí)，涉及到泄水的建筑物全部投入泄洪;②當(dāng)入庫流量的變化范圍處于5 000 m3/s ～6 000 m3/s時(shí)，排沙孔全部開啟泄流，即該水力發(fā)電站6 孔泄洪閘泄水全部都開啟;③當(dāng)入庫流量變化范圍處于4 000 m3/s ～5 000 m3/s，只需輪流開啟部分排沙孔輔助泄流，即此階段只需要開啟4 孔泄洪閘泄水。同時(shí)當(dāng)洪水變化幅度比較明顯，如上漲或下落速度比較快時(shí)，調(diào)度的重點(diǎn)則在于依靠調(diào)節(jié)泄洪閘的開度或機(jī)組負(fù)荷來泄水;④當(dāng)入庫流量的變化范圍處于3 000 m3/s ～4 000 m3/s時(shí)，與前面第3點(diǎn)差不多，不用全部開啟泄洪閘泄水，如開啟3 ～4孔泄洪閘泄水，通過部分排沙孔開啟來輔助泄流，且當(dāng)洪水變幅比較明顯時(shí)，幅度上漲或下落比較快且比較大時(shí)，則穩(wěn)定庫水位的調(diào)度措施主要依靠調(diào)節(jié)泄洪閘的開放或機(jī)組負(fù)荷;⑤當(dāng)入庫流量的變化范圍處于2 000 m3/s ～3 000 m3/s時(shí)，調(diào)度的重點(diǎn)依然為只需開啟部分排沙孔輔助泄流，此階段通常只需開啟2 孔泄洪閘泄水便可，當(dāng)出現(xiàn)洪水漲幅或下落幅度比較大且速度快時(shí)，也可以通過機(jī)組負(fù)荷或泄洪閘來合理調(diào)度;⑥當(dāng)入庫流量的變化范圍處于1 600 m3/s ～2 000 m3/s時(shí)，調(diào)節(jié)庫水位時(shí)一般只需開啟1 孔泄洪閘泄水便可;⑦當(dāng)入庫流量＜1 500 m3/s時(shí)，庫水位的調(diào)節(jié)原則主要以灌溉發(fā)電為主，且以不棄水多發(fā)電為輔。此外，為了降低高含沙水流對(duì)機(jī)組的磨損，且根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)水庫過機(jī)含沙量＞30 kg/m3時(shí)，水力樞紐保持正常排泄，機(jī)組則進(jìn)行停機(jī)不發(fā)電處理。實(shí)踐運(yùn)行中調(diào)度管理結(jié)果表明，經(jīng)過水庫淤積情況，經(jīng)過上述調(diào)水拉沙等處理措施，庫容恢復(fù)了510萬m3，且經(jīng)過再次調(diào)度拉沙，庫容再次增加400 多萬m3。

3 結(jié) 語

綜上所述，水力發(fā)電站的調(diào)度管理，尤其是梯級(jí)類型的水力發(fā)電站，所涉及的管理因素多方面，這需要我們立足于長遠(yuǎn)效益，積極處理眼前的調(diào)度優(yōu)化管理，爭取最大限度地利用水資源。

［1］袁宗強(qiáng)，樊敏. 鹽井水利工程壩址右岸鼻梁山嘴穩(wěn)定性分析［J］. 小水電，2010(04):22 －26.

［2］林曉霖，龔昌棟. 趙山渡引水樞紐工程大壩監(jiān)測系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)［J］. 小水電，2010(04):46 －49.

［3］穆武昌. 臨滄三級(jí)電站前池及管床固結(jié)灌漿施工技術(shù)［J］. 小水電，2010(04):61 －63.