嘉陵江亭子口水利樞紐電站優(yōu)化運(yùn)行的探討

何丹心

（嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

嘉陵江亭子口水利樞紐電站優(yōu)化運(yùn)行的探討

何丹心

（嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

嘉陵江亭子口水利樞紐電站裝機(jī)容量為1 100 MW，多年平均最大發(fā)電量為31.75億kW·h，亭子口水利樞紐根據(jù)上游梯級(jí)電站水庫(kù)的特性進(jìn)行科學(xué)調(diào)度研究，提出優(yōu)化機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和充分發(fā)揮樞紐工程公益性功能等的重要意義，本文主要對(duì)嘉陵江亭子口水利樞紐水庫(kù)及發(fā)電機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行調(diào)度進(jìn)行探討。

亭子口水利樞紐；科學(xué)調(diào)度；優(yōu)化運(yùn)行；公益性功能

0　簡(jiǎn)述

嘉陵江亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，下距蒼溪縣城約15 km，是嘉陵江干流開發(fā)中唯一的控制性骨干工程，也是國(guó)務(wù)院確定的完善長(zhǎng)江防洪體系的6大防洪水庫(kù)工程之一，開發(fā)任務(wù)以防洪、灌溉及城鄉(xiāng)供水、發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)，并具有攔沙減淤等綜合利用效益，屬準(zhǔn)公益性項(xiàng)目。亭子口水利樞紐工程等級(jí)為Ⅰ等，工程規(guī)模為大（1）型，通航建筑物為2×500 t級(jí)，裝機(jī)容量為4×275MW，額定轉(zhuǎn)速為100 r/min的水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)過(guò)流量為424.6m3/s；總庫(kù)容為40.67億m3，具有年調(diào)節(jié)庫(kù)容，多年平均發(fā)電量為31.75～29.51億kW·h，可灌溉農(nóng)田292.14萬(wàn)畝；是四川電網(wǎng)的直調(diào)骨干電廠，承擔(dān)著四川電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻任務(wù)。目前嘉陵江上游梯級(jí)水電站群已由碧口電站、寶珠寺電站、亭子口水利樞紐三大控制性水庫(kù)為骨干的電站組成，三大控制性水庫(kù)可分別對(duì)白龍江上游、中游和下游水能資源進(jìn)行充分調(diào)節(jié)。按照“以水定電”的原則，亭子口水利樞紐受到長(zhǎng)江水利委員會(huì)和四川省電力公司的雙重調(diào)度，水利樞紐的社會(huì)效益（水調(diào)）優(yōu)于發(fā)電效益（電調(diào)）。

1　開展優(yōu)化運(yùn)行的必要性

隨著我國(guó)電力市場(chǎng)改革的深入和“按質(zhì)定價(jià)”政策的實(shí)施，在“廠網(wǎng)分開，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)機(jī)制下，電能作為一種特殊的商品，其價(jià)格必然受市場(chǎng)供求關(guān)系的影響，從而影響一家發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；在川、渝電網(wǎng)并入華中電網(wǎng)后，水力發(fā)電上網(wǎng)的電價(jià)都有上漲空間，目前水電站的生產(chǎn)運(yùn)行管理呈現(xiàn)了以下新的特點(diǎn)：

（1）上網(wǎng)電價(jià)浮動(dòng)變化大，在一年中有豐水期電價(jià)和枯水期電價(jià)，所以以發(fā)電量最大為目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果不一定能保證發(fā)電企業(yè)的效益最大化。

（2）影響優(yōu)化運(yùn)行的因素增多，水電站不僅要考慮上游庫(kù)區(qū)來(lái)水和下游電站庫(kù)區(qū)的情況、水電站機(jī)組設(shè)備安全情況，還要考慮市場(chǎng)需求對(duì)負(fù)荷過(guò)程及電價(jià)的影響。

（3）運(yùn)行管理的實(shí)時(shí)性要求增強(qiáng)，隨機(jī)多變的來(lái)水條件和變化不定的市場(chǎng)需求都要求水電站不斷的根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整機(jī)組和水庫(kù)的運(yùn)行方式。

2　開展優(yōu)化運(yùn)行的要求

2.1在“以水定電”的原則下，做好水調(diào)和電調(diào)之間

的優(yōu)化銜接

由于亭子口水利樞紐社會(huì)意義的重要性，必須堅(jiān)持以“以水定電”和“公益性效益優(yōu)先”的原則，實(shí)行“優(yōu)化調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行”的方針，協(xié)調(diào)做好水調(diào)和電調(diào)之間的關(guān)系紐帶，始終密切加強(qiáng)對(duì)上游水位、來(lái)水流量的監(jiān)視，積極向水調(diào)部門反饋機(jī)組運(yùn)行情況和下泄流量的變化情況，運(yùn)行各值在值班期間密切注意機(jī)組出力、下泄流量變化，實(shí)時(shí)了解掌握水利樞紐運(yùn)行情況；及時(shí)準(zhǔn)確的向省電力調(diào)度中心反映上游來(lái)水實(shí)際情況和發(fā)電狀況，積極聯(lián)系省調(diào)值班員控制調(diào)整機(jī)組出力，并適時(shí)聯(lián)系省調(diào)開停機(jī)組。

2.2分析整理歷史數(shù)據(jù)資料，為做好樞紐優(yōu)化運(yùn)行打好基礎(chǔ)

開展優(yōu)化運(yùn)行工作，首先重視水利樞紐優(yōu)化運(yùn)行的工作，積極開展水利樞紐優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究的資料收集整理、分析，堅(jiān)持設(shè)備隱患排查常態(tài)化，確保設(shè)備的完好率和可用率；合理的利用上網(wǎng)電價(jià)的峰平谷制度；研究當(dāng)前情況下最優(yōu)的峰谷電量比；分析繪制機(jī)組最優(yōu)出力曲線圖；分析機(jī)組效率與水頭關(guān)系曲線；研究機(jī)組開、停機(jī)組合方案；分析不同季節(jié)、不同時(shí)期的水情、電量負(fù)荷資料，認(rèn)真分析、尋找規(guī)律，為完成每日發(fā)電量及峰谷比例要求提供可靠的資料支持。

3　開展優(yōu)化運(yùn)行的基本條件

3.1安全生產(chǎn)是優(yōu)化運(yùn)行的前提

任何企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都是建立在安全生產(chǎn)基礎(chǔ)上的，沒(méi)有安全生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益就失去意義。經(jīng)常事故停運(yùn)的機(jī)組談不上安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，設(shè)備良好的健康水平及檢修質(zhì)量是機(jī)組安全運(yùn)行的前提。

3.2完善的技術(shù)管理制度是優(yōu)化運(yùn)行的保證

設(shè)置專門的技術(shù)管理機(jī)構(gòu)，全權(quán)負(fù)責(zé)跟蹤、收集、分析、研究樞紐優(yōu)化運(yùn)行情況、資料，了解樞紐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的現(xiàn)狀，分析經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變化原因，及時(shí)出臺(tái)有效的技術(shù)方案和措施并嚴(yán)格執(zhí)行，保證水利樞紐始終處于良好的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況。

3.3高素質(zhì)員工隊(duì)伍是優(yōu)化運(yùn)行的關(guān)鍵

員工是提高水利樞紐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵主體。建立公正合理的競(jìng)爭(zhēng)激勵(lì)機(jī)制，為員工提供向上發(fā)展的有利空間，充分發(fā)揮員工的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造力，不斷培養(yǎng)高凝聚力、高素質(zhì)的員工隊(duì)伍對(duì)于企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)性工作有著至關(guān)重要的推動(dòng)作用。

4　開展“優(yōu)化運(yùn)行”需研究的內(nèi)容

水電站優(yōu)化運(yùn)行研究包括3個(gè)方面的內(nèi)容：廠內(nèi)運(yùn)行設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行，短期內(nèi)的優(yōu)化運(yùn)行，中長(zhǎng)期優(yōu)化運(yùn)行。廠內(nèi)運(yùn)行設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行包括水輪發(fā)電機(jī)組在高效率區(qū)運(yùn)行、輔機(jī)設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行；短期運(yùn)行是要求科學(xué)的水利樞紐調(diào)度；中長(zhǎng)期優(yōu)化運(yùn)行要求做好梯級(jí)電站群氣象、水情、徑流的預(yù)報(bào)。這三者之間既是相互聯(lián)系、相互影響、相互制約成為一個(gè)整體，但卻又相對(duì)獨(dú)立；從理論研究上講，研究?jī)?nèi)容應(yīng)先從廠內(nèi)優(yōu)化、短期優(yōu)化、再中長(zhǎng)期優(yōu)化的順序進(jìn)行，而結(jié)合水電站實(shí)際情況研究可以按長(zhǎng)期、短期、廠內(nèi)的順序進(jìn)行。

4.1廠內(nèi)設(shè)備的優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

嘉陵江亭子口水利樞紐廠內(nèi)設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行應(yīng)遵循以水定電的準(zhǔn)則來(lái)開展，如何利用有限的流量多發(fā)電，保持機(jī)組狀態(tài)效率最高呢？首先是確保機(jī)組的零缺陷及避開振動(dòng)區(qū)運(yùn)行，其次才能進(jìn)行機(jī)組的優(yōu)化運(yùn)行。廠內(nèi)設(shè)備的優(yōu)化運(yùn)行，也稱實(shí)時(shí)調(diào)度（即逐小時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行），是根據(jù)水電站的日負(fù)荷計(jì)劃或即將面臨的負(fù)荷預(yù)測(cè)資料，事先進(jìn)行機(jī)組啟、停最優(yōu)化計(jì)算，確定改變工作機(jī)組組合的合理性，使機(jī)組的啟、停次序按最優(yōu)化準(zhǔn)則進(jìn)行，并根據(jù)負(fù)荷等因素的實(shí)際變化，進(jìn)行各機(jī)組負(fù)荷的調(diào)整，即廠內(nèi)設(shè)備優(yōu)化運(yùn)行是研究水電站在給定條件下廠內(nèi)工作機(jī)組最優(yōu)臺(tái)數(shù)的組合及啟停次序的確定、機(jī)組間負(fù)荷的最優(yōu)分配，即廠內(nèi)最優(yōu)運(yùn)行方式制定和實(shí)現(xiàn)的有關(guān)問(wèn)題。概括起來(lái)就是：尋求在研究時(shí)期（一般為1 d）及其中各時(shí)段（刻），在已知條件下使所采用的優(yōu)化準(zhǔn)則達(dá)到極值的水電站工作機(jī)組的最優(yōu)臺(tái)數(shù)、組合及系統(tǒng)分配的有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷在各機(jī)組間的最優(yōu)分配。

4.2短期內(nèi)的優(yōu)化運(yùn)行

為了提高供電的可靠性和節(jié)約備用機(jī)組的發(fā)電容量，電力系統(tǒng)越來(lái)越趨向于大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行；隨著大電網(wǎng)越來(lái)越復(fù)雜，受計(jì)算機(jī)容量和計(jì)算速度的限制，全電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就不可能考慮得面面俱到。亭子口水利樞紐上游電站的碧口和寶珠寺同屬長(zhǎng)江上游水庫(kù)群聯(lián)合調(diào)度大型骨干水庫(kù)，防汛及水量調(diào)度均由長(zhǎng)江防汛抗旱總指揮統(tǒng)一調(diào)度，短期內(nèi)的優(yōu)化運(yùn)行更有利于協(xié)調(diào)統(tǒng)籌、聯(lián)合調(diào)度，目前碧口和寶珠寺已建立聯(lián)合協(xié)調(diào)調(diào)度的基礎(chǔ)；同時(shí)，亭子口水利樞紐電站、寶珠寺電站同屬四川電網(wǎng)直調(diào)，也更便于電力調(diào)度協(xié)調(diào)。

亭子口水利樞紐電站、寶珠寺電站、碧口電站（有一回220 kV送四川線路）負(fù)荷的分配目前都由四川電網(wǎng)調(diào)度中心統(tǒng)一進(jìn)行，短期（周、日）優(yōu)化運(yùn)行的主要任務(wù)，即將中長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所分配的負(fù)荷，能在本時(shí)段內(nèi)更短的時(shí)間段（日、小時(shí)）進(jìn)行合理分配，制定出電站短期內(nèi)機(jī)組的最優(yōu)運(yùn)行方式，即確定出短期內(nèi)電站逐日、逐小時(shí)的負(fù)荷分配和運(yùn)行狀態(tài)，在滿足電網(wǎng)負(fù)荷要求下，快速準(zhǔn)確地完成水庫(kù)群短期（日）聯(lián)合經(jīng)濟(jì)調(diào)度及其電站負(fù)荷的分配，以各級(jí)水電站總耗水量最小、發(fā)電量最大為準(zhǔn)則。

4.3中長(zhǎng)期的優(yōu)化運(yùn)行

亭子口水利樞紐中長(zhǎng)期的優(yōu)化運(yùn)行主要是對(duì)梯級(jí)電站群（碧口電站～寶珠寺電站～亭子口水利樞紐）的聯(lián)合調(diào)度研究，研究嘉陵江中上游水文氣象特性、洪水組成特性、嘉陵江中上游梯級(jí)水庫(kù)群的運(yùn)行規(guī)律、水庫(kù)群間相互聯(lián)系、相互影響、互補(bǔ)等關(guān)系，研究白龍江碧口水庫(kù)的入庫(kù)斷面以下至嘉陵江匯合斷面內(nèi)的河段和亭子口水利樞紐入庫(kù)斷面至壩址斷面處河段；研究不同時(shí)間尺度下（月/旬/周/日）的梯級(jí)電站入庫(kù)徑流預(yù)報(bào)、聯(lián)合調(diào)度模式下梯級(jí)電站間負(fù)荷分配方式、不同時(shí)間尺度（月/旬/周/日）的亭子口水利樞紐電站發(fā)電預(yù)計(jì)劃編制、亭子口水利樞紐協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)等內(nèi)容

根據(jù)梯級(jí)電站群水情實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和梯級(jí)電站入庫(kù)徑流預(yù)報(bào)結(jié)果，滿足中長(zhǎng)期各樞紐水庫(kù)電站徑流調(diào)度技術(shù)指標(biāo)、各水庫(kù)邊界條件、上下游綜合用水要求、系統(tǒng)給定樞紐電站特性負(fù)荷及其調(diào)峰出力和水調(diào)的要求，以滿足流域水資源調(diào)度和河流生態(tài)健康為目標(biāo)的調(diào)度，以達(dá)到水利樞紐電站和電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

5　結(jié)束語(yǔ)

嘉陵江亭子口水利樞紐水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行工作還在進(jìn)一步探索和研究當(dāng)中，目前亭子口水利樞紐已安排專門的項(xiàng)目研究上游梯級(jí)電站庫(kù)群的優(yōu)化調(diào)度，爭(zhēng)取早日開發(fā)出樞紐協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)白龍江、嘉陵江梯級(jí)電站群的優(yōu)化運(yùn)行，爭(zhēng)取更大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

TV737

B

1672-5387（2016）11-0054-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.11.020

2016-07-28

何丹心（1971-），男，注冊(cè)一級(jí)建造師/高級(jí)技師，從事水電站水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)和檢修管理工作。