1 流域現狀

大唐甘肅發電有限公司在白龍江中、下游流域現擁有在役的有碧口、麒麟寺兩座水電站.其中碧口水電站是白龍江流域開發中的第一座大型水電站,距碧口鎮上游約 3 公里,三臺機組 1976 年相繼投產發電,裝機容量為 3×100MW,總庫容 5.21 億立方米,為季調節水庫,碧口水庫除供發電外,還兼有防洪、水運、灌溉、養殖等綜合效能;麒麟寺水電站位于距離碧口水電站下游 13.5 公里處的中廟鄉境內,2008 年 12 月 30 日三臺機組均投入商業運行,其裝機容量為3×37MW,總庫容 2970 萬立方米,屬日調節水庫.

2 聯合調度的意義

防洪和發電是水電站水庫的兩個重要任務,科學合理的水庫聯合調度是合理利用水力資源,提高水能利用率的必然之路.實行梯級水庫間的聯合運用、統一調度,可以互濟互補,充分發揮梯級水庫的巨大調節能力,不僅可提高流域的防洪標準,還可提高水資源的綜合利用率和整個電站的生產指揮以及處理各種突發事件的能力.

梯級電站間既有電力聯系,又有水力聯系,尤為突出的就是電站間的負荷分配,防洪、排沙等水庫綜合運用的問題,同時梯級電站間的運行還受到其他復雜的因素的影響.為了充分利用白龍江中、下游流域的水力資源,梯級電站的運營就需要采用在統一調度下的集中調度管理機制,同時根據實際情況制定出相對優化的梯級水庫聯合運行方式,提高企業的經營效益和管理水平,從而實現流域電站綜合效益最大化.

3 聯合調度的目標

梯級電站的聯合優化調度目標就是在電站機組保持一定出力的前提下,使機組總的耗水量為最小,發電效益為最大.要實現這一目的主要措施有兩種方法:一是提高機組發電水頭;二是機組保持在最優運行工況區.要實現這一目標就必須根據電網調度運行信息、水情預測、合理安排流域機組運行方式,做到在確保電網安全的同時使有限的水能資源得到充分利用.

4 聯合優化調度的必要性

碧口水電站屬甘肅電力調度中心調度,是具備一定的調峰能力的隴南電網主力電站,由于碧口水電站有一定的調節能力,所以碧口水電站的實際運行條件難以達到最優理想狀態,尤其是在汛期,從而在一定程度上約束了水能的最大化利用.碧口水電站的水庫為調節庫容比較小的季調節水庫,從而限定了電站的只能采用調峰發電為主的發電方式,長期以來,電站在非汛期,開停機非常頻繁;在汛期,以徑流式發電為主.因此,在一般情況下,省調預先給定碧口日發電負荷計劃,而麒麟寺電站的出力采取動態調節,其調節性能受到碧口電站出庫流量、下游天然流量等影響,下面首先重點探討麒麟寺電站的運行方式.

5 兩站聯合優化調度

5.1 在非汛期或汛期上游來水平穩可控的情況下,盡量保持麒麟寺水庫高水位運行,在運行過程中減少水庫水位降幅,從而抬高機組發電水頭降低發電耗水率.麒麟寺電站與碧口電站基本保持同步運行狀態,當碧口電站開機運行時,麒麟寺電站亦開機運行;碧口水庫排沙或泄洪時,麒麟寺水庫亦排沙或泄洪.根據目前麒麟寺水庫運行情況,水位最高控制在 612.5m.

5.2 當白龍江流域來水比較平穩較小時,碧口電站一臺機滿負荷運行,麒麟寺電站應保持一臺機達到當前最高出力運行,麒麟寺庫水位略有上漲趨勢,因此麒麟寺電站在水庫達到當前最高控制水位 612.5m 時,可增開一臺機將庫水位適當調整控制,盡量保持水庫水位降幅較小.

5.3 當碧口電站兩臺機滿負荷運行時,麒麟寺電站也兩臺機保持最大出力運行,麒麟寺庫水位略有上漲,因此在碧口電站達到兩臺機運行前,麒麟寺電站應提前開機在碧口電站發電來水到來之前將庫水位降至 610.50m,然后保持庫水位的略漲趨勢;或在麒麟寺水庫達到高水位時增開一臺機進行分時運行調節控制庫水位.

5.4 當碧口電站三臺機滿負荷運行時,麒麟寺電站也三臺機保持最大出力運行,麒麟寺庫水位略有降低,因此在碧口電站開三臺機前,麒麟寺電站可提前通過控制三臺機組負荷前應將庫水位升至612.5m 以下,然后保持庫水位的略降趨勢.若流域來水有增大趨勢或超過碧口電站機組發電過流能力趨勢時,應提前將麒麟寺電站水庫降低至 610.5m 或更低.在麒麟寺庫水位漲至 612.5m 時,根據碧口水庫機組運行及來水情、沙情,應及時考慮開啟泄洪閘進行排沙泄洪控制水位.

5.5 若流域降雨產流主要來自碧口、麒麟寺區間,碧口水庫來水又達不到三臺機滿發過流能力時,可利用碧口水庫有限的調節能力,分時段減小碧口電站出庫流量,以減緩麒麟寺電站來水較大的勢頭,爭取少棄水多發電.

5.6 麒麟寺電站若蓄至設計正常水位時,單機過流能力基本與碧口單機加小機過流能力相當,麒麟寺電站兩臺機或三臺機運行時,碧口電站兩臺機或三臺機運行,麒麟寺水庫水位程下降趨勢,因此應分時段運行進行水位控制,盡可能保持較高水位運行,盡量減少日調節水頭損失,以多發電量.

6 動態控制水庫,實施兩庫優化調度

白龍江流域來水豐富,根據歷年的徑流系列分析,碧口水庫汛期 6-10 月來水量占據全年來水總量的 76.6%.碧口水庫主要承擔下游碧口鎮的防洪任務,碧口鎮的防洪標準是 20 年一遇洪水 4310立方米每秒.麒麟寺水庫主要任務是發電,沒有其他綜合利用要求.

結合近年來水庫調度經驗,對碧口水庫汛期運行方式進行了研究總結.結果表明,在確保水庫蓄滿水和完成發電計劃的前提下,適當降低水庫汛期的運行水位,可以提高水庫調度的主動性和靈活性,減少泄洪閘門的操作頻次和有效庫容淤積,有利于合理分攤泄量,保證大壩及樞紐工程和下游碧口鎮的安全度汛,同時還可獲得較好的發電量效益.麒麟寺水庫在汛期當入庫流量大于 422 立方米每秒或碧口水庫排沙時,麒麟寺水庫水位降低到臨時泄洪排沙水位運行.

當入庫流量小于 422 立方米每秒時,水庫水位維持在正常蓄水位,與上游碧口水電站基本同步運行.

6.1 次汛期的水位控制\\(5 月 1 日到 6 月 14 日\\)

次汛期保持庫水位在次汛期汛限水位 697 米以下運行,對碧口水庫運行資料進行的分析顯示,5 月初,庫水位消落至 697 米左右為宜.白龍江雨季大部分在 5 月中下旬開始,此時來水量逐漸增加,但是發生較大洪水的可能性不大.根據水輪機運轉特性典線,在庫水位達到 697 米時,均可滿足設計水頭 73 米的要求,且能避免機組容量受阻,滿足電網調峰、調頻的要求.計算表明,當 6 月 14 日水位分別控制在 697 米以下時,6 月份發生棄水時,月底庫水位不宜過高,在滿足機組發電水頭的前提下,充分利用水量發電,可獲得較好的發電效益;當發生棄水時,適當提高庫水位,首次泄洪時,將水庫水位控制在 691-693 米,以排沙洞泄洪為主,這樣有利于排沙和減少有效庫容淤積.

6.2 主汛期日的水位控制\\(6 月 15 日到 9 月 30 日\\)

碧口電站在白龍江流域處于主汛期\\(7、8 月份\\)時來水較大,水頭高,并出現棄水.麒麟寺電站低水頭大流量發電,在汛期主要減少電站棄水量,為掌握洪水調度的主動權,減少閘門啟閉次數,宜將碧口水庫水位控制在 693-695 米的范圍內,麒麟寺水庫水位控制在610.5 米以下,特殊情況下可考慮控制在 608 米左右運行.9 月是汛后蓄水的關鍵時期,水庫運行方式直接關系著碧口水庫汛末能否攔蓄小洪水提前蓄滿水庫以及增發電量的主要原因.

7 結束語

碧口、麒麟寺電站聯合優化調度,在防洪方面,可進一步提高白龍江流域的防洪標準,可減少分洪量;在發電方面,可明顯減少碧口等電站汛期被迫調峰的棄水電量,提高電站季節性電能的利用程度,并可提高枯水期系統水電站的發電出力.

參考文獻

[1]碧口水電廠水庫調度規程[S].碧口水電廠,2011.

[2]麒麟寺電站水庫調度規程[S].碧口水電廠,2011.

[3] 白龍江麒麟寺水電站工程蓄水安全鑒定報告 [S]. 碧口水電廠,2008.