增加水庫發(fā)電調(diào)度的效益分析

□ 陳凱書

水庫優(yōu)化調(diào)度工作常常要結(jié)合水庫自身的情況而定，如：承載能力、調(diào)蓄功能、水庫大小等。“安全”是水庫調(diào)度過程中必須堅(jiān)持的原則，堅(jiān)持這樣的原則才能讓水庫的入庫水量得到科學(xué)調(diào)節(jié)，讓水能轉(zhuǎn)換電能的過程創(chuàng)造出更多的價(jià)值。“安全”是保證防洪、發(fā)電、供水持續(xù)運(yùn)行的基礎(chǔ)，可為社會(huì)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)財(cái)富。

一、實(shí)例概況

某水電站位于新疆境內(nèi)瑪納斯河流域，裝機(jī)容量達(dá)300MW，年發(fā)電量的設(shè)計(jì)值為9.24億kW.h。電站正常蓄水位達(dá)90m，和汛期限制水位87m的對(duì)應(yīng)庫容在1.48億m3和1.07億m3。水輪發(fā)電機(jī)組選擇的最大工作水頭為25m，額定水頭為18.2m，最大發(fā)電流量達(dá)2200m3/s。該水庫工程建成之初，其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)百年一遇洪水指標(biāo)進(jìn)行，并以千年洪水標(biāo)準(zhǔn)校核。但在日后的使用過程中，逐漸發(fā)現(xiàn)由于受水庫庫容小、調(diào)節(jié)能力弱、抗洪能力低等因素的影響，使得水庫調(diào)度難以順利開展。現(xiàn)在，天氣預(yù)報(bào)間隔時(shí)間較長(zhǎng)，且情況報(bào)告準(zhǔn)確率高，此電站在上游主要支流14500 km2的流域內(nèi)布設(shè)水文測(cè)點(diǎn)，采取的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)具有高效率特點(diǎn)，且定期對(duì)河道斷面參數(shù)復(fù)核，這樣就為水庫的調(diào)度工作創(chuàng)造了條件。

二、對(duì)水庫正確調(diào)度的措施

（一）完善監(jiān)測(cè)實(shí)施。實(shí)施調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃的關(guān)鍵在于充分掌握工程運(yùn)行信息。首先是針對(duì)觀測(cè)設(shè)施殘缺不全的狀況，制定了配套的規(guī)劃設(shè)計(jì)和分年建設(shè)目標(biāo)，對(duì)監(jiān)測(cè)大壩情況的浸潤(rùn)線、壩基滲壓、滲流、進(jìn)出庫水量等主要項(xiàng)目進(jìn)行先期建設(shè)，使調(diào)度有了信息耳目。其次是建立健全了檢查觀測(cè)、資料分析制度。對(duì)水庫管理資料和觀測(cè)資料進(jìn)行了整理分析，為指導(dǎo)工程運(yùn)行提供了第一手情報(bào)。再次是突出對(duì)典型庫典型蓄水過程的分析評(píng)價(jià)。

（二）嚴(yán)格把握水位。對(duì)于汛期水位的控制，需要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際資料，完成實(shí)地水文調(diào)查和斷面測(cè)量后參照資料復(fù)核計(jì)算。在審核過程中，對(duì)防洪風(fēng)險(xiǎn)控制進(jìn)行綜合分析，并聽取電站多年水庫調(diào)度指導(dǎo)意見后再開展工作。但實(shí)際操作時(shí)必須要滿足電站樞紐工程和上下游防洪標(biāo)準(zhǔn)，盡可能地創(chuàng)造更大的價(jià)值，汛期根據(jù)流量動(dòng)態(tài)靈活控制水位，適當(dāng)添加發(fā)電水頭數(shù)量。在多方面計(jì)算之后確定汛期洪水不同階段的控制措施。

漲洪段。洪水漲洪段最好早些采取庫中水量實(shí)現(xiàn)發(fā)電，這樣可以達(dá)到消落水位的作用。當(dāng)水庫處于無發(fā)電調(diào)度命令狀態(tài)下需要預(yù)泄騰庫，以保證入庫流量大于4400m3/s，在洪水發(fā)生前把水位控制在85m以下。漲洪段水位控制如表1。

表1 漲洪段水位控制表

洪水期。對(duì)洪水期的水位嚴(yán)格控制，在水位降至86m之后堅(jiān)持“來多少，泄多少”的準(zhǔn)則完成調(diào)度工作，待閘門完全打開之后停止。在入庫洪峰流量大于10000 m3/s后，需參照具體的水庫情況把水位控制在83.5～84m。

退水段。當(dāng)洪水消退到4300m3/s之后，則需要采取必要的措施進(jìn)行洪尾水量的攔蓄。在經(jīng)過一段時(shí)間的觀察之后，從天氣預(yù)報(bào)中得知?dú)夂蛭闯霈F(xiàn)后續(xù)降雨，天氣情勢(shì)明朗，判斷無復(fù)峰時(shí)，不同流量級(jí)水庫回蓄水位見表2。

表2 退水段水庫水位控制表

維護(hù)非汛期高水位運(yùn)作。此水電站處于非汛期時(shí)的水流量一般較小，在運(yùn)行過程中的方式多數(shù)依賴于間歇調(diào)峰的形式，對(duì)水庫水位的把握通常都將其限制于標(biāo)準(zhǔn)蓄水位的88m之下，日消落的深度不得超過0.75m，對(duì)應(yīng)的消落水位在87.12m。一般情況下，水電站都是新疆電網(wǎng)最為關(guān)鍵的調(diào)峰調(diào)頻電站，在非汛期運(yùn)行的消落深度與設(shè)計(jì)值相比存在較大的差異，整體的運(yùn)行水位略為降低，最近幾年的勘察數(shù)據(jù)顯示，水庫平均運(yùn)行水位在86.2m。自2008年之后，電廠運(yùn)行人員與自治區(qū)電網(wǎng)調(diào)度部門保持了良好的聯(lián)系，不斷減小能量消耗以獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

（三）合理攔蓄洪尾少棄水。此水電站庫容較小，要根據(jù)不同的氣象報(bào)告資料，在洪水到來之前積極地結(jié)合水位狀況采取處理措施，對(duì)洪尾水量嚴(yán)格控制，以降低棄水量，讓水資源得到充分的利用，創(chuàng)造出更多的電能。需要注意的是，洪尾攔蓄具有相當(dāng)?shù)姆篮轱L(fēng)險(xiǎn)，這就需要工作人員及時(shí)把握好氣象信息，做好水情預(yù)報(bào)分析，從而正確把握好洪峰來臨的時(shí)間、量級(jí)，合理安排蓄泄，防止由于水流量過大導(dǎo)致水電站受損。遇到復(fù)峰型洪水之后，需對(duì)回蓄水位進(jìn)行控制，防止別的洪峰到來前由于水位偏高而導(dǎo)致淹沒損失。根據(jù)專家們的勘察檢測(cè)得出，汛期洪后可回蓄至動(dòng)態(tài)控制的上限水位是85m，這一階段汛限水位以上庫容最高在3000萬m3，發(fā)電量可提高170萬kW.h。2009年，該水電站受到臺(tái)風(fēng)的影響導(dǎo)致了洪水的出現(xiàn)，這一階段為汛期與非汛期交接時(shí)期，在專家的審批下，水位最大回蓄至87.95m，此次洪水共攔蓄水量5200萬m3，增發(fā)電量達(dá)250萬kW.h。

（四）及時(shí)清污保水頭。由于水庫流域環(huán)境綜合治理不佳，每年洪水期大量樹枝、垃圾、水葫蘆等污物順流而下堆聚到壩前，對(duì)機(jī)組進(jìn)水口攔污柵的壓力加大；同時(shí)形成了柵前柵后的水位差，加大了發(fā)電水頭的損失，造成機(jī)組出力受阻，水耗增大。為此，電廠成立專門的清污班組，利用專業(yè)設(shè)計(jì)的清污船對(duì)攔污柵和庫面及時(shí)開展清污工作，減少了水頭損失。

三、經(jīng)濟(jì)效益分析

據(jù)新疆經(jīng)貿(mào)委2007年底組織專家對(duì)該水電站創(chuàng)造的價(jià)值進(jìn)行綜合分析得知，該水電站汛期流量動(dòng)態(tài)調(diào)度方案和之前的原設(shè)計(jì)方案相比，汛期多發(fā)電量約達(dá)10%。2008年～2010年汛期創(chuàng)造的發(fā)電效益十分可觀。2010年汛期平均運(yùn)行水位達(dá)85.95m，這是汛期抬高水位運(yùn)行方案改革后創(chuàng)造的最大值。跟實(shí)際發(fā)電消落深度還原水庫運(yùn)行水位實(shí)施計(jì)算，水電站平均降低水耗1.4 m3/kW.h，2008～2010間共增發(fā)電量9780萬kW.h；非汛期對(duì)較高的運(yùn)行水位進(jìn)行基本控制，和能量指標(biāo)復(fù)核值86.5m相比，增發(fā)電量達(dá)2110萬kW.h。

四、結(jié)語

水電站是我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中不可缺少的能源基地。對(duì)電站水庫開展經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度能夠創(chuàng)造出更多的新型能源，給社會(huì)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。持續(xù)實(shí)施水電節(jié)能降耗研究工作，不僅能改善水文預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)和水庫科學(xué)調(diào)度水平，也能為社會(huì)主義現(xiàn)代化創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。