淺析碧口、麒麟寺水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度

達艷

摘 要：碧口電站、麒麟寺電站位于白龍江流域中下游，通過兩站的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，既可提高防洪效益，又可減少兩站汛期被迫調(diào)峰的棄水電量，并且提高了非汛期時機組的發(fā)電出力。文章通過對白龍江中下游流域的現(xiàn)狀、聯(lián)合調(diào)度的意義、聯(lián)合調(diào)度的目標(biāo)、流域調(diào)度的任務(wù)、采取短期優(yōu)化運行的必要性和目標(biāo)幾方面的探討，從資源優(yōu)化配置的角度出發(fā)，對麒麟寺電站相對碧口電站機組運行狀態(tài)，進行短期優(yōu)化運行的分析，根據(jù)實際情況，尋找兩站優(yōu)化調(diào)度的方法。

關(guān)鍵詞：聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度；兩站；短期優(yōu)化運行

1 流域現(xiàn)狀

大唐甘肅發(fā)電有限公司在白龍江中、下游流域現(xiàn)擁有在役的有碧口、麒麟寺兩座水電站。其中碧口水電站是白龍江流域開發(fā)中的第一座大型水電站，距碧口鎮(zhèn)上游約3公里，三臺機組1976年相繼投產(chǎn)發(fā)電，裝機容量為3×100MW，總庫容5.21億立方米，為季調(diào)節(jié)水庫，碧口水庫除供發(fā)電外，還兼有防洪、水運、灌溉、養(yǎng)殖等綜合效能；麒麟寺水電站位于距離碧口水電站下游13.5公里處的中廟鄉(xiāng)境內(nèi)，2008年12月30日三臺機組均投入商業(yè)運行，其裝機容量為3×37MW，總庫容2970萬立方米，屬日調(diào)節(jié)水庫。

2 聯(lián)合調(diào)度的意義

防洪和發(fā)電是水電站水庫的兩個重要任務(wù)，科學(xué)合理的水庫聯(lián)合調(diào)度是合理利用水力資源，提高水能利用率的必然之路。實行梯級水庫間的聯(lián)合運用、統(tǒng)一調(diào)度，可以互濟互補，充分發(fā)揮梯級水庫的巨大調(diào)節(jié)能力，不僅可提高流域的防洪標(biāo)準(zhǔn)，還可提高水資源的綜合利用率和整個電站的生產(chǎn)指揮以及處理各種突發(fā)事件的能力。

梯級電站間既有電力聯(lián)系，又有水力聯(lián)系，尤為突出的就是電站間的負荷分配，防洪、排沙等水庫綜合運用的問題，同時梯級電站間的運行還受到其他復(fù)雜的因素的影響。為了充分利用白龍江中、下游流域的水力資源，梯級電站的運營就需要采用在統(tǒng)一調(diào)度下的集中調(diào)度管理機制，同時根據(jù)實際情況制定出相對優(yōu)化的梯級水庫聯(lián)合運行方式，提高企業(yè)的經(jīng)營效益和管理水平，從而實現(xiàn)流域電站綜合效益最大化。

3 聯(lián)合調(diào)度的目標(biāo)

梯級電站的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)就是在電站機組保持一定出力的前提下，使機組總的耗水量為最小，發(fā)電效益為最大。要實現(xiàn)這一目的主要措施有兩種方法：一是提高機組發(fā)電水頭；二是機組保持在最優(yōu)運行工況區(qū)。要實現(xiàn)這一目標(biāo)就必須根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度運行信息、水情預(yù)測、合理安排流域機組運行方式，做到在確保電網(wǎng)安全的同時使有限的水能資源得到充分利用。

4 聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度的必要性

碧口水電站屬甘肅電力調(diào)度中心調(diào)度，是具備一定的調(diào)峰能力的隴南電網(wǎng)主力電站，由于碧口水電站有一定的調(diào)節(jié)能力，所以碧口水電站的實際運行條件難以達到最優(yōu)理想狀態(tài)，尤其是在汛期，從而在一定程度上約束了水能的最大化利用。碧口水電站的水庫為調(diào)節(jié)庫容比較小的季調(diào)節(jié)水庫，從而限定了電站的只能采用調(diào)峰發(fā)電為主的發(fā)電方式，長期以來，電站在非汛期，開停機非常頻繁；在汛期，以徑流式發(fā)電為主。因此，在一般情況下，省調(diào)預(yù)先給定碧口日發(fā)電負荷計劃，而麒麟寺電站的出力采取動態(tài)調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)性能受到碧口電站出庫流量、下游天然流量等影響，下面首先重點探討麒麟寺電站的運行方式。

5 兩站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度

5.1 在非汛期或汛期上游來水平穩(wěn)可控的情況下，盡量保持麒麟寺水庫高水位運行，在運行過程中減少水庫水位降幅，從而抬高機組發(fā)電水頭降低發(fā)電耗水率。麒麟寺電站與碧口電站基本保持同步運行狀態(tài)，當(dāng)碧口電站開機運行時，麒麟寺電站亦開機運行；碧口水庫排沙或泄洪時，麒麟寺水庫亦排沙或泄洪。根據(jù)目前麒麟寺水庫運行情況，水位最高控制在612.5m。

5.2 當(dāng)白龍江流域來水比較平穩(wěn)較小時，碧口電站一臺機滿負荷運行，麒麟寺電站應(yīng)保持一臺機達到當(dāng)前最高出力運行，麒麟寺庫水位略有上漲趨勢，因此麒麟寺電站在水庫達到當(dāng)前最高控制水位612.5m時，可增開一臺機將庫水位適當(dāng)調(diào)整控制，盡量保持水庫水位降幅較小。

5.3 當(dāng)碧口電站兩臺機滿負荷運行時，麒麟寺電站也兩臺機保持最大出力運行，麒麟寺庫水位略有上漲，因此在碧口電站達到兩臺機運行前，麒麟寺電站應(yīng)提前開機在碧口電站發(fā)電來水到來之前將庫水位降至610.50m，然后保持庫水位的略漲趨勢；或在麒麟寺水庫達到高水位時增開一臺機進行分時運行調(diào)節(jié)控制庫水位。

5.4 當(dāng)碧口電站三臺機滿負荷運行時，麒麟寺電站也三臺機保持最大出力運行，麒麟寺庫水位略有降低，因此在碧口電站開三臺機前，麒麟寺電站可提前通過控制三臺機組負荷前應(yīng)將庫水位升至612.5m以下，然后保持庫水位的略降趨勢。若流域來水有增大趨勢或超過碧口電站機組發(fā)電過流能力趨勢時，應(yīng)提前將麒麟寺電站水庫降低至610.5m或更低。在麒麟寺庫水位漲至612.5m時，根據(jù)碧口水庫機組運行及來水情、沙情，應(yīng)及時考慮開啟泄洪閘進行排沙泄洪控制水位。

5.5 若流域降雨產(chǎn)流主要來自碧口、麒麟寺區(qū)間，碧口水庫來水又達不到三臺機滿發(fā)過流能力時，可利用碧口水庫有限的調(diào)節(jié)能力，分時段減小碧口電站出庫流量，以減緩麒麟寺電站來水較大的勢頭，爭取少棄水多發(fā)電。

5.6 麒麟寺電站若蓄至設(shè)計正常水位時，單機過流能力基本與碧口單機加小機過流能力相當(dāng)，麒麟寺電站兩臺機或三臺機運行時，碧口電站兩臺機或三臺機運行，麒麟寺水庫水位程下降趨勢，因此應(yīng)分時段運行進行水位控制，盡可能保持較高水位運行，盡量減少日調(diào)節(jié)水頭損失，以多發(fā)電量。

6 動態(tài)控制水庫，實施兩庫優(yōu)化調(diào)度

白龍江流域來水豐富，根據(jù)歷年的徑流系列分析，碧口水庫汛期6-10月來水量占據(jù)全年來水總量的76.6%。碧口水庫主要承擔(dān)下游碧口鎮(zhèn)的防洪任務(wù)，碧口鎮(zhèn)的防洪標(biāo)準(zhǔn)是20年一遇洪水4310立方米每秒。麒麟寺水庫主要任務(wù)是發(fā)電，沒有其他綜合利用要求。結(jié)合近年來水庫調(diào)度經(jīng)驗，對碧口水庫汛期運行方式進行了研究總結(jié)。結(jié)果表明，在確保水庫蓄滿水和完成發(fā)電計劃的前提下，適當(dāng)降低水庫汛期的運行水位，可以提高水庫調(diào)度的主動性和靈活性，減少泄洪閘門的操作頻次和有效庫容淤積，有利于合理分攤泄量，保證大壩及樞紐工程和下游碧口鎮(zhèn)的安全度汛，同時還可獲得較好的發(fā)電量效益。麒麟寺水庫在汛期當(dāng)入庫流量大于422立方米每秒或碧口水庫排沙時，麒麟寺水庫水位降低到臨時泄洪排沙水位運行。當(dāng)入庫流量小于422立方米每秒時，水庫水位維持在正常蓄水位，與上游碧口水電站基本同步運行。

6.1 次汛期的水位控制（5月1日到6月14日）

次汛期保持庫水位在次汛期汛限水位697米以下運行，對碧口水庫運行資料進行的分析顯示，5月初，庫水位消落至697米左右為宜。白龍江雨季大部分在5月中下旬開始，此時來水量逐漸增加，但是發(fā)生較大洪水的可能性不大。根據(jù)水輪機運轉(zhuǎn)特性典線，在庫水位達到697米時，均可滿足設(shè)計水頭73米的要求，且能避免機組容量受阻，滿足電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻的要求。計算表明，當(dāng)6月14日水位分別控制在697米以下時， 6月份發(fā)生棄水時，月底庫水位不宜過高，在滿足機組發(fā)電水頭的前提下，充分利用水量發(fā)電，可獲得較好的發(fā)電效益；當(dāng)發(fā)生棄水時，適當(dāng)提高庫水位，首次泄洪時，將水庫水位控制在691-693米，以排沙洞泄洪為主，這樣有利于排沙和減少有效庫容淤積。

6.2 主汛期日的水位控制（6月15日到9月30日）

碧口電站在白龍江流域處于主汛期（7、8月份）時來水較大，水頭高，并出現(xiàn)棄水。麒麟寺電站低水頭大流量發(fā)電，在汛期主要減少電站棄水量，為掌握洪水調(diào)度的主動權(quán)，減少閘門啟閉次數(shù)，宜將碧口水庫水位控制在693-695米的范圍內(nèi)，麒麟寺水庫水位控制在610.5米以下，特殊情況下可考慮控制在608米左右運行。9月是汛后蓄水的關(guān)鍵時期，水庫運行方式直接關(guān)系著碧口水庫汛末能否攔蓄小洪水提前蓄滿水庫以及增發(fā)電量的主要原因。

7 結(jié)束語

碧口、麒麟寺電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，在防洪方面，可進一步提高白龍江流域的防洪標(biāo)準(zhǔn)，可減少分洪量；在發(fā)電方面，可明顯減少碧口等電站汛期被迫調(diào)峰的棄水電量，提高電站季節(jié)性電能的利用程度，并可提高枯水期系統(tǒng)水電站的發(fā)電出力。

參考文獻

[1]碧口水電廠水庫調(diào)度規(guī)程[S].碧口水電廠，2011.

[2]麒麟寺電站水庫調(diào)度規(guī)程[S].碧口水電廠，2011.

[3]白龍江麒麟寺水電站工程蓄水安全鑒定報告[S].碧口水電廠，2008.endprint