探索黑水河流域经济运行及优化调度

陈 宇 翔

(阿坝水电开发有限公司，四川 阿坝黑水 623500)

1 前 言

毛尔盖电站于2011年3月20号成功下闸蓄水，总库容为5.35亿m3，调节库容达4.43亿m3，水位高差达70m，属大Ⅱ型水库，具有年调节能力，首台机组将于年底投产发电，下游依次为雅都电站、柳坪电站，三站首尾相连。为了充分利用水能资源，创造最佳经济效益，本文对如何实现流域经济运行和优化调度作了一些探索，并希望对此有一定借鉴作用，待时机成熟后，制定、修改相关标准，并实施。

2 毛尔盖电站下闸蓄水后到首台机组投产发电时段的联合调度

(1)河流来水量的特点：由于毛尔盖电站已下闸蓄水，但放空洞闸门全开，相当于一水流“瓶颈”，正常情况下，天然来水量不能储存，但由于放空洞的“滞留”作用，在汛期对洪峰可起到一定的“削峰”作用，尤其对漂浮物有一定的拦截作用，可减少大量泥沙的下泄，同时还有相对“稳流”下泄的作用。

(2)摸索、掌握毛尔盖电站闸首水位、放空洞不同开度下泄流量的关系十分重要，既要了解入库流量，还要知道下泄流量。了解入库流量是获得入库的“水量”，获得水位信息是掌握下泄流量、并间接得知下游雅都、柳坪电站的发电量，对于发电量的申报更趋于准确。对于此时段，运行人员要摸索毛尔盖闸首水位与放空洞不同开度下泄流量的对应关系，校正理论和实际的偏差。如表1(来自《毛尔盖电站水库调度运行规程》)，当水位为2 043m高程时，放空洞全开下泄流量为140m3/s，但柳坪、雅都电站恢复发电后的水情信息数据表明，实际为50m3/s左右，与设计有很大出入。

(3)毛尔盖电站闸首下泄流量与上游来水量没有直接的关系，只有间接的关系，但与毛尔盖电站闸首水位有直接的联系。在得知毛尔盖电站库区水位后，可立即得出雅都、柳坪电站全天的发电量，对于准确申报负荷、合理安排运行方式有一定的意义。

表1 毛尔盖电站水库调度运行规程

a.根据毛尔盖闸首运行人员每天统计的水位和下泄流量，并借鉴运行人员推导的公式，同时借鉴设计公式，得出下泄流量经验公式：

Q=0.775×4.3×4.1×SQRT(9.8×(h-2 040))

(1)

其中Q——放空洞下泄流量；

0.775——放空洞形状系数；

4.3×4.1——放空洞大体截面积；

9.8——重力参数；

h——毛尔盖水库水位；

2 040——放空洞底板高程。

由上式知：毛尔盖水库水位在2 043m时，估算放空洞下泄流量为53.2m3/s。

b.根据上式，当得知毛尔盖库区水位后，即可算出下泄流量、并可算出机组出力和每天发电量，把理论发电量从4月16号累加到4月28号，得出这一时段的理论总发电量为3 390万kW·h。从4月16号茂谭线恢复正常运行后，每天实际电量从4月16号累加到4月28号，实际总发电量为3 360万kW·h，说明理论和实际基本相符，仅相差0.89%，上式基本实用，差距来源于此期间换机频繁、柳坪电站1号机组空转等，消耗了部分水能。

(4)第二阶段蓄水后的联合调度。按毛尔盖电站下闸蓄水计划，7月15号将实施第二阶段蓄水，计划在9月11号逐渐蓄水至2 133m高程，运行人员要摸索"放空洞开度与下泄流量"的对应关系，不断校正实际流量与设计数据的偏差，目的也是为了充分利用水能资源、准确申报发电量、合理安排运行方式。

(5)水位与下泄流量建立对应关系注意事项：

a.毛尔盖闸首运行人员同时获取水位、入库流量信息，如上午9时，同时获取二者数据，否则可能由于时间差导致数据不真实。

b.集控中心运行人员同时(如上午9时)获取毛尔盖闸首水位、入库(雅都)流量信息，间接获得毛尔盖闸首水位与下泄流量的对应关系。

c.毛尔盖闸首和集控中心分别建立此数据资料，修正设计和实际的偏差，服务于流域水情调度、发电量申报。

d.7月15号前，毛尔盖电站第二阶段下闸蓄水前，运行人员不断校正式(1)中的经验公式，作到放空洞下泄流量更趋于准确，实用。

e.7月15号后，根据设计成果，运行人员不断摸索和总结新的经验。

3 毛尔盖电站投产初期，在现场控制室监控运行，要考虑与柳坪、雅都电站的联合调度

(1)水力联系的观点：由于黑水河流域内各电站之间距离短，彼此间的水力联系非常紧密，处于下游的雅都、柳坪电站的来水量取决于毛尔盖闸首的放水情况，因此黑水河流域集控中心必须根据各电站的来水情况和上游水位，充分考虑梯级电站间的水力联系，在保证满足电力调度要求的前提下，实现各个梯级电站之间的协调、经济和安全运行。

(2)变化的观点：在摸索、掌握了毛尔盖电站下闸蓄水后到首台机组投产发电时段对联合调度要求的基础上，毛尔盖电站首台机组投产后就容易实现流域联合调度。因为毛尔盖电站三台机组满发引用流量为217m3/s，与雅都、柳坪电站引用流量基本一致，毛尔盖电站首台机组投产时，根据所带负荷，可按比例估算出机组引用流量，加上毛尔盖闸首下泄流量，即可估算出入库(雅都)流量，可提高发电量申报、实时调度的准确性，并随毛尔盖电站的出力变化做出相应调节。

(3)整体的观点：在实现上述目标时，集控中心应充分利用其获得的整个流域内各个电站的电力和水力数据资源，将流域内各个电站视为一个整体来考虑。并确定各电站内部最佳运行的机组台数、机组的组合方式和机组间最佳有功功率分配。在满足调度负荷曲线的前提下，其余电站各机组按照流量平衡原则，避免水库拉空或不必要的弃水。

4 毛尔盖电站综合自动化系统接入集控中心后，实现流域经济运行及优化调度

(1)毛尔盖电站完善水情、水调自动化系统：集控中心实时掌握流域水情信息。主要水情信息有：各电站水库的来水预报、区间来水、各电站上游水位、下游水位，这些主要用于水量平衡计算、机组发电流量计算、机组效率计算、机组单位出力的耗水率的计算。通过实现全梯级优化运行后，仅水能资源利用率的提高所产生的经济效益，可平均提高好几个百分点。

(2)联合调度：毛尔盖水电站投运后，由于雅都、柳坪和毛尔盖水电站并不在同一个关口上进行电量考核，所以毛尔盖和另三站要进行统一负荷调度，基本上很难实现。因此要和电力调度部门沟通协商，在下达负荷曲线及实时调度时，使三站的负荷按同一比例下达(毛尔盖∶雅都∶柳坪=2.7∶1∶0.8)。即三站根据各自水位，按一定比例同时增减负荷。

(3)优化调度：集控中心梯级经济运行是根据流域的基本水情，各电站水文动能条件、实时运行工况、按照电气安全运行准则，在满足电力调度系统正常调度要求(下达的日负荷曲线、电压曲线以及AGC命令)前提下，对各电站参与联合控制的机组制定运行计划(非实时)，按最优发电运算确定各电站开机台数，自动分配各电站有功和无功负荷，并据此选择启、停机组台数和调节机组出力，实现梯级优化调度管理。可借助应用程序服务器计算得出优化调度方案、以及经验，综合分析实施。

(4)经济运行：在满足电力系统要求电量的前提下，利用流域的径流来水发电为主，少用长期调节水库中的水，库区水作为枯水期发电用水尽量保留，雅都、柳坪电站应尽量维持水库高水位运行。在其水库未达到最高水位时应少发电，但要保证下游最小流量，使其库水位迅速上升到正常水位，到达正常水位后，即按入库流量等于出库流量方式运行以维持库水位处于正常范围。此时，实现的是流量调节加水位调节，即上游来水作为流量调节的设定值，控制电站的发电流量；当上游水位偏差超过允许值，就进行水位调节，参照图1《毛尔盖电站水库调度图》实施。

图1 毛尔盖电站水库调度

由于站、库区相距较远，且柳坪、雅都库容较小，因此在毛尔盖电站投入运行后，柳坪库区水位运行在1 779m左右，雅都库区水位运行在1 872.5m左右。在线路故障或其他原因时，有足够的缓冲时间进行处理。

(5)事故预案：毛尔盖电站机组全部投产后，如果三站某站机组、送出线路故障，按事故出现的季节和时段、事故的类别、修复工期、经济对比、水能资源的利用率，制定出合理的《各种应急预案》，组织讨论，形成《相应技术标准》。此项工作应在毛尔盖电站首台机组投产前完成。

(6)整体的观点：毛尔盖电站三投后，集控中心是生产中心和指挥中心，三站是生产“车间”，要从流域调度的角度出发，把集控中心和三站看成一个有机“整体”来考虑各种问题，如安全、运行、发电计划、检修计划、人员组织、后勤保障等等。

(7)急需探讨和摸索的问题：发电部提出以下问题，需要共同探讨和摸索，即统计数据、绘制年、月、日的流域来水量—三站库区水位—发电量曲线图。就目前来看，柳坪、雅都水情测报极为不准确，现在二站的负荷申报都是根据运行经验进行估算，在毛尔盖电站投入运行后，水工班进行统计、绘制流域的流域来水量—三站库区水位—发电量曲线图。为联合调度后年、月、日发电计划提供准确依据。