东津水库优化调度分析

黄 辉

1 前言

东津水库位于赣西北修水县修河上游。水库坝址以上流域面积1 080 km2，多年平均流量30.2 m3/s，库容7.95亿m3，水库正常蓄水位190 m，洪水标准按百年一遇设计，万年一遇洪水校核。装机容量2×3万kW，是一座以发电为主，兼有防洪、灌溉、养殖等综合效益的中型水电工程。电站于1992年1月开工建设，1995年7月25日和11月23日两机组分别并网发电，设计多年平均发电量1.164亿kWh。

东津水库调度计划在每年初根据本水库的控制运用指标、水库调度方式及有关要求制定，并结合水库调度图拟定年内水库运行控制水位过程线及其可能的变幅，作为指导执行年度调度计划的重要依据。目前，发电调度由省电力调度中心进行调度指挥，防汛调度由九江市防汛抗旱指挥部进行调度指挥。本文研究了历年资料，为进一步优化调度提供了必要的操作性指导，使水库调度更加科学。

2 历年资料分析

为了提出合理的调度方案，现将我厂历年各月水库发电调度相关的平均数值，进行统计分析，以便从中找出规律。

下面表格中数据，为建库后历年各月水库运行平均数值。把1996年至2013年看作水库的一个调节周期（也可分解为3个或5个等调节周期，这里不作叙述），对表格中历年各月数据进行统计分析如下，详见表1、2、3。

2.1 历年降雨、来水及发电用水情况

历年降雨量、发电量和水位情况见表1。

历年各月降雨平均值与均值对比见表2。

表1 1996年至2013年各月平均水位

表2 1996年至2013年各月平均降雨量

图1 各月降雨量平均值与均值对比

历年各月入库水量平均值与发电水量对比见表3。

表3 历年入库水量与发电水量

图2 各月平均入库水量与发电水量

通过表3及图1、2，将数值统计分析如下：

1）从月平均数值统计来看，上述表格及图表中，东津水库流域历年各月降雨及来水情况主要发生在4月至7月份，其全年各月降雨过程的变化趋势围绕均值上下波动，且偏离均值不远。

历年3-7月份平均发电水量利用率偏低，均低于70%，其中，6月份水量利用率低于50%。我厂库区年降雨主要发生在3-7月份，水量利用率低，势必会造成弃水。

历年9-12月份平均发电水量利用率过高，10月份水量利用率高于300%，其中，9月份、12月份水量利用率为200～250%，势必会造成发电水头偏低，耗水率增大。其次，年末水位控制过低，不利于来年年初发电，若遇上来年是枯水年份，势必造成来年发电困难，整个全年水位偏低，发电耗水率过大。

2）从年平均数值统计来看，透过上述表格数值，分析见表4。

表4 历年耗水率对比

可见，东津水电站实际历年降雨量、径流量、发电量的平均值，均满足设计规划要求，体现了该流域降雨及径流情况的一般规律。水库历年运行调度情况总体良好，如果5-7月份水量利用程度更高些，发电量会更多。

2.2 水库历年各月平均库水位与月末平均水位控制情况

表5是水库历年各月平均库水位与月末平均水位的对比及控制情况，从表格中数值及图表情况反映来看，总结分析如下：年初1-4月份，水库月平均库水位均低于179.0 m；汛后10-12月份，各月平均库水位均低于183.0 m。汛期内，6-8月份，水库月平均库水位均高于184 m，且月末平均库水位均高于185 m。

表5 各月库水位

可见，整个调节周期内，汛前（1-3月份）、汛后（10-12月份），因库水位过低，无法充分发挥水库可以在高水头发电。而6-7月份，因库水位运行相对过高，故弃水量过大在所难免。东津水库5、6、7月份，是一年之中来水最充足的时期，弃水的可能性概率最大，在考虑发电水头与弃水两者的重要性时，应优先选择弃水更为重要，其次再考虑发电水头。可见，水库发电调度方式有待改进。

2.3 东津水库历年弃水情况

历年弃水统计情况见表6。

表6 历年弃水统计情况

从上述表格数据统计来看，历年来各月发生弃水次数统计如下：2月份1次、4月份2次、5月份3次、6月份5次、7月份5次、8月份1次、11月份1次（冬汛）弃水。

可见，水库弃水主要发生的次数，在5、6、7月份次数最多，弃水概率最大。如何做到减少弃水或不发生弃水，通过上述洪水出现的洪峰频率大小统计，水库进入汛期，应能主动承担一场洪峰频率在5-10年一遇的洪水为妥，具体调算见表7。

表75 、6、7月份弃水调算统计

透过上述表格中数据，我们可以看出，洪水来临时，只要提前控制好汛期各月（5-7月份）库水位，即使发生弃水，也可将弃水量控制在较小的范围内，或避免弃水。由于还有后续（6、7月份）来水，故5月份库水位控制相对可以低一些。8月份以后来水偏少且降雨不集中，故7月初库水位控制相对要高些。

水库调度是一门系统性很强的学科，需要遵循调度规则，按规律办事，不能蛮干，调度工作需要从多方面考虑、比较，做到取舍合理，方能取得好的发电经济效益和社会经济效益。否则，就会造成一定程度的经济损失或一定程度的社会影响。

我厂水库发电调度，从1995年到2014年之间，在该调节周期（20年）内，累计弃水总量24.635 8亿m3，折合电量30 117万kWh，相当于平均每年弃水1.231 8亿m3，折合电量1 500万kWh。我厂属多年调节水库，从数据中可以看出，没有充分发挥水库的周期调节能力。

2.4 历年东津水库发电调度期望值

历年平均值按95%的水量利用率计算各月平均发电出力及日平均出力，具体计算可参照表8。

表8 各月平均出力

对上述表格中数据进行适当修订，可暂定为年发电计划参考。

3 2015年至2017年水库运行数据分析

1）2015年至2017年水库运行数据分析见表9、10、11、12。

表9 流域降雨量对比表

表10 月度发电量对比表

表11 月度入库水量

表12 各月单位毫米降雨发电量

2）2015至2017年数据分析总结。

最近三年（2015-2017年）与多年（1995-2013年）情况比较，库区流域情况未发生明显变化，主汛期依然发生在3-7月份，最近三年，强降雨及产生的来水情况主要在5、6、7月份。

2016及2017年发电量比往年(1996-2013年)有比较大的增幅,通过数据对比,得出下面这些结论：

1）2015、2016及2017年降雨量分别为1 821.5 mm、1 844.9 mm、1 977.4 mm，降雨量为往年平均值（1996-2013年）1 558 mm的118%，降雨量增多是导致这三年发电量增多的一个因素；

2）水库调度更加合理，2015年发电耗水率为6.80m3/kWh，2016年发电耗水率为6.87 m3/kWh，2017年发电耗水率为6.72 m3/kWh，历年平均值（1996-2013年）为6.983m3/kWh，耗水率下降，发电量增加；

3）2017年来水偏丰，但主汛期（4-7月份）水能利用系数偏低（水能利用系数为68.7%，来水量9.51亿m3，发电用水量为6.53亿m3），弃水量达2.39亿m3，折合电量3 400万kWh，水库调度管理还有较大的优化空间。

4 结论

最近几年，公司通过优化水库调度，发电量及年末水位控制均优于历年情况。2014年发电量1.347亿kWh，2015年发电量1.702亿kWh，2016年发电量1.619亿kWh，2017年发电量1.6 079亿kWh，对比设计多年平均发电量1.164亿kWh，水库优化调度成绩突出。优化调度主要是控制好水库水位，重点做好5-7月的水位控制，每年5-7月控制水位在185 m以下，如遇大的降雨，加大发电下泄流量，尽最大可能把水位降低到185 m以下；7月下旬应放开水位控制，减少发电，年末水位建议控制在180 m以上，以便提高水库水位。

总之，安排合理调度，积极与省电力调度中心协调水库运行情况，通过发电严格控制好各时期的库水位，按时收集库区气象预报信息，提前合理做好发电计划等，最大限度地减少弃水，发电效益会明显提升。

[1]刘涵.水库优化调度新方法研究[D].西安：西安理工大学,2006∶1-14.

［2］刘铁宏.水电站水库优化调度研究现状与发展趋势[J].吉林水利，2010，3（10）∶34-35.