水库腾库增发电量的两种计算模型及应用

李原立，刘 超

（湖南省水运建设投资集团大源渡航电枢纽分公司，湖南 衡阳 421414）

0 引言

经济运行是水电站主要的工作，而水库调度又是经济运行工作中核心的一个工作，面对一次将要到来的洪水，在水库调度方面如能做到适时、适度的滕库，则会大大增加发电量，进而使经济运行工作更上一个台阶。

滕库，是在面临即将来临的洪水时，提前一定的时间，在不影响上下游通航、机组运行安全的前提下，根据洪水的大小，合理地确定滕库的程度，即洪水越大，滕库的程度越大。

以下简述3种常见的腾库情况，构建两种增发电量的模型，并实际计算了某次腾库操作的增发电量。

1 水电站概况

大源渡水电站为日调节水电站，水电站坝址流域面积为53 200 km2，多年平均流量为1 400 m3/s，正常蓄水位为50.00 m，最佳发电水位50.00 m±0.1 m，死水位为47.80 m。大源渡水库为大（二）型水库，总库容为451.0×106m3。

2 几种不同的腾库调度

一次理想中的滕库操作应该具有以下特点。如图1中的曲线2所示。

（1）时间要求方面：停止滕库的时间点，应该与洪水到达完美衔接。

（2）滕库程度方面：洪水到达后，上游水位增加至最大值，但不造成弃水。

（3）在开始滕库至洪水到达后一段时间，机组在高负荷或满负荷运行状态。

由于腾库操作涉及的变量较多，如降雨会形成多大的流量、经过上游多个电站蓄水后到达电站的洪水流量大小，洪峰到达的时间等，在实际的腾库操作中，一般很难达到理想中的腾库调度，经常会出现以下几种不同的腾库。

（1）滕库过早

滕库过早时，由于洪水还未达到，此时上游水位已降至最低，机组可利用水头也降至最低，如长时间的等待洪水到来，机组在较低水头下运行，则会减小滕库的增发电量。对应图1中的曲线3。

（2）滕库过晚、腾库的程度低

滕库过晚时，此时上游水位还未降至最低水平，由于洪水的到来，此时上游水位开始上升，由于滕库过晚导致滕库的效益没有最大化。对应图1的曲线1。

图1 腾库示意图

（3）滕库的程度问题

基本原则：小水小腾，大水大腾。由于滕库的程度受多方面的因素影响，如机组运行工况、上下游通航安全，很多情况下，可以滕库的多少是影响滕库带来经济效益增加的关键因素。

t0：表示开始腾库时间点；

t1：腾库结束时间点、洪水到达时间点；

t2：洪水结束时间点。

3 5月20日的腾库过程介绍

某年5月20日，水情预报我厂将面临一次较大的来水，为了最大化经济效益，大源渡与联调中心加强水情方面的沟通和协调，进行了一次比较好的滕库调度，增加了发电效益。开始滕库时，上游水位：50.04 m,入库流量1 200 m3/s。20日上午08:45开始，1号～4号机组和0号机组开始逐步至满发运行，发电流量1 750 m3/s。

滕库过程1号～4号机组负荷、上游水位变化如图2所示，图中曲线1为全场总有功，曲线2为上游水位。

图2 腾库过程曲线

21日晚22：40，上游降至最低水位49.37 m，后续随着洪水到达大源渡，上游水位于23日14:28达到最高，50.20 m。整个滕库过程以及洪水达到后一段时间，1号～4号机组负荷保持在106 MW～121 MW之间，运行在负荷较高的水平。

4 两种增发电量的计算模型及增发电量的计算

模型1：以腾库情况下的发电量减去未腾库情况下的发电量，然后再减去因腾库时间过早，洪水未到达，使机组在低水头工况运行相比不腾库情况的高水头运行产生的发电量差。洪水于t1时间点到达，在t1至t2时间段内，机组平均出力近似认为等于P1。

ΔW：增发电量；

W1：腾库情况下t0至t2时间段内的发电量；

W2：未腾库情况下t0至t2时间段内的发电量；

W水头差：相同流量下，腾库情况下低水头运行与不腾库高水头运行的发电量之差；

P1：腾库情况下机组平均出力；

P2：未腾库情况下机组平均出力；

t0：表示开始腾库时间点；

t1：腾库结束时间点、洪水到达时间点；

t2：洪水结束时间点；

Qavg1：t0至t1时间段内平均入库流量；

Qavg2：t1至tL时间段内平均入库流量；

Havg：未腾库情况下t0至t1时间段内平均水头；

tL：腾库情况下，低水位运行结束时间点；

HH：未腾库情况下t1至tL的平均水头；

HL：腾库情况下t1至tL的平均水头。

经查询和计算相关数据，忽略W水头差，其中P1为 11.7万 kW，Qavg1取 1 200 m3/s，Havg取 8.8 m，η取93%，t0为5月 20日 08:30，t1为 21日23：00，t1-t0=38.5 h，计算可得ΔW=79.7万kW·h。

模型2：根据腾库的库容以及机组耗水率可计算得出增发电量。

V1：腾库前的蓄水量

V2：腾库后的蓄水量

经查询：大源渡水库在水库水位为50.00 m时，蓄水量为451×106m3，在水库水位为49.40 m时，蓄水量为412×106m3，在忽略W水头差的前提下。

代入公式（5），V1为 451×106m3，V2为412×106m3,机组在7.8 m净水头下平均耗水率耗水率avg为52 m3/kW·h，计算可得 ΔW=75万 kW·h。

5 结语

综合方法1、方法2两种方法得出的增发电量，可知此次腾库带来的增发电量在75万～79.7万kW·h左右，带来很好的经济效益，经济运行工作进一步得到提升。同时，应注意到，由于W水头差的存在，要想最大化腾库带来的经济效益，对腾库的时间点把握尤其重要，应避免过早腾库，在洪水达到之前，机组长时间在低水位运行，这会很大程度上抵消腾库带来的增发电量，当然这依赖于准确的水情预报，精确的水情预报是达到较好腾库效果，提高发电效益的前提。