嘉陵江亭子口水利枢纽电站优化运行的探讨

2016-04-08何丹心

水电站机电技术 2016年11期

关键词：嘉陵江亭子梯级

何丹心

（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪 628400）

嘉陵江亭子口水利枢纽电站优化运行的探讨

何丹心

（嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪 628400）

嘉陵江亭子口水利枢纽电站装机容量为1 100 MW，多年平均最大发电量为31.75亿kW·h，亭子口水利枢纽根据上游梯级电站水库的特性进行科学调度研究，提出优化机组经济运行和充分发挥枢纽工程公益性功能等的重要意义，本文主要对嘉陵江亭子口水利枢纽水库及发电机组优化运行调度进行探讨。

亭子口水利枢纽；科学调度；优化运行；公益性功能

0　简述

嘉陵江亭子口水利枢纽位于四川省广元市苍溪县境内，下距苍溪县城约15 km，是嘉陵江干流开发中唯一的控制性骨干工程，也是国务院确定的完善长江防洪体系的6大防洪水库工程之一，开发任务以防洪、灌溉及城乡供水、发电为主，兼顾航运，并具有拦沙减淤等综合利用效益，属准公益性项目。亭子口水利枢纽工程等级为Ⅰ等，工程规模为大（1）型，通航建筑物为2×500 t级，装机容量为4×275MW，额定转速为100 r/min的水轮发电机组，单机过流量为424.6m3/s；总库容为40.67亿m3，具有年调节库容，多年平均发电量为31.75～29.51亿kW·h，可灌溉农田292.14万亩；是四川电网的直调骨干电厂，承担着四川电网的调峰、调频任务。目前嘉陵江上游梯级水电站群已由碧口电站、宝珠寺电站、亭子口水利枢纽三大控制性水库为骨干的电站组成，三大控制性水库可分别对白龙江上游、中游和下游水能资源进行充分调节。按照“以水定电”的原则，亭子口水利枢纽受到长江水利委员会和四川省电力公司的双重调度，水利枢纽的社会效益（水调）优于发电效益（电调）。

1　开展优化运行的必要性

随着我国电力市场改革的深入和“按质定价”政策的实施，在“厂网分开，竞价上网”的电力市场运营机制下，电能作为一种特殊的商品，其价格必然受市场供求关系的影响，从而影响一家发电企业的经济效益；在川、渝电网并入华中电网后，水力发电上网的电价都有上涨空间，目前水电站的生产运行管理呈现了以下新的特点：

（1）上网电价浮动变化大，在一年中有丰水期电价和枯水期电价，所以以发电量最大为目标的优化调度结果不一定能保证发电企业的效益最大化。

（2）影响优化运行的因素增多，水电站不仅要考虑上游库区来水和下游电站库区的情况、水电站机组设备安全情况，还要考虑市场需求对负荷过程及电价的影响。

（3）运行管理的实时性要求增强，随机多变的来水条件和变化不定的市场需求都要求水电站不断的根据实际情况调整机组和水库的运行方式。

2　开展优化运行的要求

2.1在“以水定电”的原则下，做好水调和电调之间

的优化衔接

由于亭子口水利枢纽社会意义的重要性，必须坚持以“以水定电”和“公益性效益优先”的原则，实行“优化调度、经济运行”的方针，协调做好水调和电调之间的关系纽带，始终密切加强对上游水位、来水流量的监视，积极向水调部门反馈机组运行情况和下泄流量的变化情况，运行各值在值班期间密切注意机组出力、下泄流量变化，实时了解掌握水利枢纽运行情况；及时准确的向省电力调度中心反映上游来水实际情况和发电状况，积极联系省调值班员控制调整机组出力，并适时联系省调开停机组。

2.2分析整理历史数据资料，为做好枢纽优化运行打好基础

开展优化运行工作，首先重视水利枢纽优化运行的工作，积极开展水利枢纽优化经济运行研究的资料收集整理、分析，坚持设备隐患排查常态化，确保设备的完好率和可用率；合理的利用上网电价的峰平谷制度；研究当前情况下最优的峰谷电量比；分析绘制机组最优出力曲线图；分析机组效率与水头关系曲线；研究机组开、停机组合方案；分析不同季节、不同时期的水情、电量负荷资料，认真分析、寻找规律，为完成每日发电量及峰谷比例要求提供可靠的资料支持。

3　开展优化运行的基本条件

3.1安全生产是优化运行的前提

任何企业的经济效益都是建立在安全生产基础上的，没有安全生产，经济效益就失去意义。经常事故停运的机组谈不上安全运行和经济运行，设备良好的健康水平及检修质量是机组安全运行的前提。

3.2完善的技术管理制度是优化运行的保证

设置专门的技术管理机构，全权负责跟踪、收集、分析、研究枢纽优化运行情况、资料，了解枢纽技术经济指标的现状，分析经济指标变化原因，及时出台有效的技术方案和措施并严格执行，保证水利枢纽始终处于良好的经济运行状况。

3.3高素质员工队伍是优化运行的关键

员工是提高水利枢纽经济运行的关键主体。建立公正合理的竞争激励机制，为员工提供向上发展的有利空间，充分发挥员工的主观能动性和创造力，不断培养高凝聚力、高素质的员工队伍对于企业提高经济性工作有着至关重要的推动作用。

4　开展“优化运行”需研究的内容

水电站优化运行研究包括3个方面的内容：厂内运行设备的优化运行，短期内的优化运行，中长期优化运行。厂内运行设备的优化运行包括水轮发电机组在高效率区运行、辅机设备的优化运行；短期运行是要求科学的水利枢纽调度；中长期优化运行要求做好梯级电站群气象、水情、径流的预报。这三者之间既是相互联系、相互影响、相互制约成为一个整体，但却又相对独立；从理论研究上讲，研究内容应先从厂内优化、短期优化、再中长期优化的顺序进行，而结合水电站实际情况研究可以按长期、短期、厂内的顺序进行。

4.1厂内设备的优化经济运行

嘉陵江亭子口水利枢纽厂内设备的优化运行应遵循以水定电的准则来开展，如何利用有限的流量多发电，保持机组状态效率最高呢？首先是确保机组的零缺陷及避开振动区运行，其次才能进行机组的优化运行。厂内设备的优化运行，也称实时调度（即逐小时经济运行），是根据水电站的日负荷计划或即将面临的负荷预测资料，事先进行机组启、停最优化计算，确定改变工作机组组合的合理性，使机组的启、停次序按最优化准则进行，并根据负荷等因素的实际变化，进行各机组负荷的调整，即厂内设备优化运行是研究水电站在给定条件下厂内工作机组最优台数的组合及启停次序的确定、机组间负荷的最优分配，即厂内最优运行方式制定和实现的有关问题。概括起来就是：寻求在研究时期（一般为1 d）及其中各时段（刻），在已知条件下使所采用的优化准则达到极值的水电站工作机组的最优台数、组合及系统分配的有功负荷和无功负荷在各机组间的最优分配。

4.2短期内的优化运行

为了提高供电的可靠性和节约备用机组的发电容量，电力系统越来越趋向于大电网联网运行；随着大电网越来越复杂，受计算机容量和计算速度的限制，全电网的经济运行就不可能考虑得面面俱到。亭子口水利枢纽上游电站的碧口和宝珠寺同属长江上游水库群联合调度大型骨干水库，防汛及水量调度均由长江防汛抗旱总指挥统一调度，短期内的优化运行更有利于协调统筹、联合调度，目前碧口和宝珠寺已建立联合协调调度的基础；同时，亭子口水利枢纽电站、宝珠寺电站同属四川电网直调，也更便于电力调度协调。

亭子口水利枢纽电站、宝珠寺电站、碧口电站（有一回220 kV送四川线路）负荷的分配目前都由四川电网调度中心统一进行，短期（周、日）优化运行的主要任务，即将中长期经济运行所分配的负荷，能在本时段内更短的时间段（日、小时）进行合理分配，制定出电站短期内机组的最优运行方式，即确定出短期内电站逐日、逐小时的负荷分配和运行状态，在满足电网负荷要求下，快速准确地完成水库群短期（日）联合经济调度及其电站负荷的分配，以各级水电站总耗水量最小、发电量最大为准则。

4.3中长期的优化运行

亭子口水利枢纽中长期的优化运行主要是对梯级电站群（碧口电站～宝珠寺电站～亭子口水利枢纽）的联合调度研究，研究嘉陵江中上游水文气象特性、洪水组成特性、嘉陵江中上游梯级水库群的运行规律、水库群间相互联系、相互影响、互补等关系，研究白龙江碧口水库的入库断面以下至嘉陵江汇合断面内的河段和亭子口水利枢纽入库断面至坝址断面处河段；研究不同时间尺度下（月/旬/周/日）的梯级电站入库径流预报、联合调度模式下梯级电站间负荷分配方式、不同时间尺度（月/旬/周/日）的亭子口水利枢纽电站发电预计划编制、亭子口水利枢纽协调优化调度系统开发等内容

根据梯级电站群水情实时数据和梯级电站入库径流预报结果，满足中长期各枢纽水库电站径流调度技术指标、各水库边界条件、上下游综合用水要求、系统给定枢纽电站特性负荷及其调峰出力和水调的要求，以满足流域水资源调度和河流生态健康为目标的调度，以达到水利枢纽电站和电网安全经济运行的目的。