以非径流运行为主的以礼河梯级电站经济运行措施

谢学见

（华电云南发电有限公司以礼河发电厂，云南会泽 654200）

0 引言

以礼河位于云南省会泽县境内，云南以礼河发电厂是我国第一座高水头、跨流域梯级开发的水电站，是国家“一五”期间五个重点水电建设项目之一。以礼河发电厂由一级、二级、三级和四级4个电站组成，龙头水库库容5.53亿m3，发电可利用水头1413m，设计总流量30m3/s。全厂共有12台机组，总装机容量321.5MW。电厂建厂以来多年平均发电量超过12亿kWh，累计发电500多亿kWh[1]，其中汛期电量占25%～30%，平枯期电量占70%～75%，是一个典型的以非径流运行方式为主的梯级电站。本文要探讨的就是以非径流运行方式为主的梯级电站的经济运行问题。

1 特点及经济运行切入点

如何做好以非径流运行方式为主梯级电站的经济运行工作？开展经济运行的重点何在？有哪些具体措施？笔者认为要回答这些问题，应当从其特点着手分析。

1.1 以礼河梯级电站主要特点

首先，龙头水库汛蓄枯放，下游电站汛期靠区间来水发电。在汛期，龙头水库下闸蓄水，不放水发电；下游电站主要靠拦蓄相应区间来水发电，此时下游梯级电站实质上成了径流电站。平枯期，电厂转入大发电方式，由于大容量龙头水库的调节作用，以礼河中有均衡水量用于发电，原来的天然河道变成了非径流河道，此时梯级电站成了非径流梯级电站。

其次，是以非径流运行方式为主的梯级电站。以礼河梯级电站虽然具有径流梯级电站和非径流梯级电站两种运行方式，但从发电量所占的比例及运行的时间来看，属于以非径流运行方式为主的梯级电站。

再次，龙头水库库容量较大，下游梯级水库具备正常区间来水的拦蓄和调节能力。龙头水库之所以大，是因为它能满足汛期能蓄存库区正常年份降雨量的能力，枯期才能按大发电方式向下游电站供水发电。以礼河毛家村水库库容量大，如果蓄水正常，平枯期可按要求供给下游发电和农灌用水；下游各水库汛期均具备正常区间来水的拦蓄和调节能力。

最后，发电设备的检修、维护在汛期。汛期下游电站靠拦截区间流量发电，设备的利用率不高，是检修的主要时期。因此必须在汛期把设备检修、维护到位，使发电设备具备平枯期安全、稳定、满负荷发电的健康水平。

不难看出，做好以非径流运行方式为主的梯级电站经济运行工作，关键是水库的经济调度和库容运行管理，要发挥龙头水库库容大、存水多的优势，把汛期丰裕的水量转换成枯期珍贵的水资源；要在下游电站充分利用区间流量、不发生责任弃水；要优化经济调度方案、提高水能利用率。

2 经济运行措施

2.1 汛蓄枯放

首先要严格执行“汛期关闸蓄水、枯期放水发电”的要求。梯级电站龙头水库的优势就在于把汛期丰富的、相对不太珍贵的水资源蓄存到水资源缺乏的枯水期发电。这一特点使以非径流运行方式为主梯级电站有类似火电厂而又优于火电厂的优势。从电网的角度看，这样的电站在平枯期不仅有火电厂的价值，还能快速地对电网起到调频、调峰和事故备用的作用；从电厂的角度看，枯水期的电价高于丰水期电价，在枯水期大发电，能使同样的水量产生更大的经济效益。以礼河发电厂每度电丰枯差价0.039元，丰枯期1亿kWh电量的收入差距达到390万元。另一方面加强与调度机构沟通，汛前将龙头水库水位降到下限，才能实现水库效益最大化。

其次，处理好蓄水与水库综合利用的经济运行问题。因地区农灌、生活和工业等综合用水问题，事实上龙头水库在汛期难于真正做到不放水。为解决小流量放水问题，电厂可在龙头电站安装适当小容量的发电机来解决用水需求，避免大容量机组带低负荷的运行情况。

2.2 清淤除沙

不少拦截区间流量的水库都存在不同程度的泥沙淤积问题，尤其是在大流量洪峰初始阶段，这种淤积显得更为突出。能否使水库既充分利用区间流量，又解决好排沙保库容问题，是充分利用区间来水的关键。

2.2.1 多措并举，协同做好区间拦截水库清淤排沙

平枯期，以礼河水槽子水库入水来自毛家村水库，泥沙淤积少；汛期，库水主要来自库区雨水形成的各条区间支流，泥沙淤积量大。该库1958年6月建成，设计总库容958万m3，为周调节水库。水库运行后泥沙淤积十分严重，1987年昆明水电勘测设计院实测库容仅为86万m3，泥沙淤量达91%，库容减小使水库的调节性能和区间来水拦截能力大大降低。为此电厂成立了专门负责水库清淤的清淤分场，并在水库右岸距大坝120m处的山体中开凿一个低高程、最大泄流量78m3/s的冲沙洞，1979年购置了3台60 m3的绞吸式挖泥船。经过不断地挖泥沙、冲排泥沙，1996年该库容恢复到205.9万m3，到2006年复容达297万m3，水库具备日调节功能[2]，较为有效的复库措施如下：

（1）定期空库冲沙。利用电站年度总停机会，开启泄洪闸放空库水，用高压水枪进行空库冲沙，高压水枪有效射程可达50m，水压为 1.6MPa， 流 量 为340m3/h，水枪射出的巨大水流能量把泥沙冲入主河道流至库外。冲沙有效的技巧是用高压水枪掏空主河道侧部淤泥底处的泥沙，让淤积的泥沙造成大面积的塌方进入主河道随水流出库外。空库高压冲沙对主河道和泄洪闸附近清淤效果很好。应当注意的是该工作危险性大，必须准确掌握高压水枪使用方法；空库冲沙的间隔周期不宜过长，否则水库沉积泥沙易于板结。

（2）汛期冲沙洞冲排泥沙。若汛期区间来水较多，超过水库接纳和发电需求，则可开启冲沙洞闸门冲排泥沙。冲沙洞闸门开启后，冲沙洞附近的泥沙随库底压力水冲排至库外（如图1所示）。冲沙洞排泥沙间隔周期不宜过长，一般每年至少一次，以防止泥沙板结堵塞洞口。汛期使用冲沙洞冲沙，必须严格控制闸门开关条件，避免浪费区间来水。

（3）挖泥船机械清淤。空库冲沙仅能解决泄洪闸门和冲沙洞附近的泥沙，较远处泥沙则很难冲走。若用挖泥船把远离泄洪闸库区泥沙挖松，再通过输泥管输送到冲沙洞和泄洪闸附近，汛期借助冲沙洞冲排，总停空库时通过高压水枪冲排泥沙至坝下。

实践证明，冲沙洞排沙、空库高压水枪冲沙与挖泥船机械清淤相结合，可使水库清淤达到很好的效果。对泥沙淤积严重的水库来说，不断挖泥沙、排泥沙，是保证必备库容、最大限度拦截期间洪水的关键所在，是电站水库经济运行必不可少的措施。

2.2.2 分库拦蓄和库前筑池，解决集中区间来水造成的泥沙淤积问题

有的水库区间来水先汇聚到一、二条主干沟河中，再流至拦截水库。当遇到较大的降雨，区间来水迅猛、混浊，泥沙量多，对库区淤塞严重。解决这类淤积较为有效措施是分库拦蓄或库前筑沉沙池。

以礼河四级站的马脖子水库就属于分库拦蓄的典型（如图2所示），水库主要区间来水通过盐水沟河流入。因暴雨初洪泥沙含量很大、水质较差，故专门设计了一个有效库容7万m3的外库拦截区期来水，外库与内库由闸门连通。平枯期，上游三级电站尾水直接进入马脖子水库内库供四级站发电，外库也参与水量调节；汛期，泥沙严重、水质较差的区间来水在外库澄清后经连通闸门供至内库；如遇水质特差的区间洪水，则通过弧形闸直接排入天然河道，自动清除了外库底部的泥沙。这种具有自洁功能的外库设计，既保证了内库发电用水的水质，又较好地利用了汛期区间流量，对区间来水的拦截、调节发挥了很好的作用。

以礼河二级水库有一条披嘎河支流，汛期披嘎河的区间流量较大，随水流入的泥沙也特别多，泥沙常常淤塞主河道，使二级站水库严重淤积。后来，根据实际需要在披嘎河进入主河道前端设计建设了一个沉沙池，让泥沙沉降在池中，阻拦其进入主河道，枯水期将淤泥清除运走（如图3所示）。沉沙池的使用对阻隔泥沙入库起到十分显著的效果。

2.3 腾库拦洪

水库库容增大只为汛期拦截区期洪流提供了客观条件，能否最大限度拦截期间洪流关键还在于区间来水时水库具有的实际容量。因此，在中雨、暴雨来临之前，能否适当地腾出有效库容吸纳区间来水又是更为关键的一步。腾库要做到及时、到位，生产管理部门就要关注各种气象信息，加强与气象部门信息沟通，如有蓝色、黄色天气预警，要对腾库拦洪进行指示；水情观测人员应及时将气象变化、雨量、流量、水质等情况通报集控值班人员；集控值班人员应及时调整各水库的运行方式、与调度机构协调，增大机组出力，及时腾出库容。总之，只有准确判断雨汛、及时腾出库容，才能最大限度拦截和利用区期来水，充分利用区间流量发电。

腾库拦截区间洪水发电是一项蕴藏巨大经济效益的工作，很大程度上取决于重视和关注程度，结果差别很大。以二级电站腾库拦洪为例，二级站水库库容297万m3，死水位2096m，最高水位2100.56m。2008年认真落实腾库拦洪调度方案，6月、7月、8月主汛期间，有效腾库、机组充分吸纳区间洪水后水库仍蓄满的有5次。每次大雨来临之前增大负荷，将水位降至2097.50m低限水位，腾出通常运行水位以下的库容90多万m3。通过腾库拦洪，全年多拦蓄洪水500多万m3，增发电量超过1500万kWh，取得了很大的效益。

腾库拦洪水库要处在低水位运行，隐患之一是怕运行人员重视不够拉空库水；隐患之二是库水较少，电网需要负荷时短时间内难于顶峰。

2.4 优化调度

2.4.1 平枯期水库保持高水位运行

平枯期（1～5月、11～12月）基本没有区间流量，水库靠上游龙头水库放水。此时保持水库高水位运行，使同样的水量发更多的电，是水资源效益最大化、提高水库经济运行的又一重要手段。水库高水位运行，应重点关注水位的上涨情况，防止溢洪坝顶漫水。

2.4.2 争取机组在最优效率区运行

集控值班人员应根据水头、机组效率图，通过与调度人员构通，使机组尽量选择适当负荷区运行，提高水能利用效率。

2.4.3 实现梯级电站负荷分配最优化

梯级电站集控中心接到调度机构的负荷指令后，通过调度自动化系统把负荷分配到各个电站。在制定调度自动化分配各站负荷方案时，应充分考虑各电站负荷、机组效率和水库水位等因素，做到科学、合理，争取综合运行效益最大化。

2.4.4 切实有效地控制农灌、生活用水，增大发电用水量

农灌、生活和工业等综合用水的供给，应加强与地方政府、有关人员的协调，做到切实分配、有效控制、不造成浪费。从以礼河电厂的实际情况看，单二级站水库的农灌用水如果管理不到位，每天可能损失几万立方，管好农灌用水对电厂经济效益有十分重要的意义。2.4.5 合理安排年度发电和设备检修计划

避免发生设备检修安排不当而影响发电和经济调度。

3 结语

以礼河发电厂已投运50多年，是一个兼有径流和非径流运行特点的梯级电站，多年来电厂针对以非径流运行为主的梯级电站运行特点，不断探索电站经济运行的有效措施，在严格执行龙头水库“汛蓄枯放”、着力确保区间拦截水库必备库容、最大限度拦截和利用区间来水、想方设法提高水能利用率和切实有效管理农灌用水等方面做了许多卓有成效的工作，积累了丰富经验，取得了巨大经济运行效益。

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[1]以礼河发电厂.以礼河发电厂志[Z].2008.

[2]以礼河发电厂.云南以礼河二级水电站（水槽子）大坝运行总结报告[Z].2010.