綏芬河羅家店水電站調(diào)度運(yùn)行方式研討

高明　吳明官　才莉莉

摘 要：黑龍江省全年的徑流分配極不均勻，年際變化較大，豐枯變化明顯，冬季枯水期約占半年時間，而且水電站的調(diào)節(jié)庫容較小，每年豐水期來水量較大等情況下，采用本次研討的優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行方式電能計算，可以盡量減少棄水量，比非常規(guī)方法可增加水電站的多年平均發(fā)電量約3%，增加發(fā)電效益。

關(guān)鍵詞：運(yùn)行方式；水電站；調(diào)度

1 前言

能源問題是當(dāng)今世界上最突出的問題之一。礦藏資源為有限的一次性消耗能源，大量開采，蘊(yùn)藏量逐年減少，而水能資源是一種天然再生的綠色環(huán)保型清潔能源，可以重復(fù)利用。水電是目前人類唯一能夠大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)利用的、技術(shù)上成熟的可再生清潔能源，因此，優(yōu)先發(fā)展水電是滿足我國能源增長需求和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

2010年10月，由黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院編制的《黑龍江省東寧縣大綏芬河干流羅家店水電站工程初步設(shè)計報告》，該報告已經(jīng)經(jīng)過審批，其中水電站調(diào)度運(yùn)行方式，具有一定的難度和研討價值。

因此，筆者特提出如下非常規(guī)的水電站調(diào)度運(yùn)行方式，稱優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行方式，按該調(diào)度運(yùn)行方式電能計算，可提高水電站的多年平均發(fā)電量。

2 建設(shè)項目概況

東寧縣羅家店水電站壩址位于大綏芬河干流上游，距東寧縣城120km。

羅家店水電站校核洪水位360.29m，總庫容1640萬m3；正常蓄水位358.0m，正常總庫容1300萬m3；調(diào)節(jié)庫容595萬m3；死水位353.0m。

羅家店水電站總裝機(jī)容量為15MW，多年平均發(fā)電量4166萬kW.h，選擇3臺水輪發(fā)電機(jī)組，其中：2臺單機(jī)容量7MW，1臺單機(jī)容量1MW。

3 水電站壩址處多年平均來水量

羅家店水電站壩址處1956年～2008年共53年徑流系列統(tǒng)計分析結(jié)果，多年平均年徑流量43772萬m3，多年平均流量13.88m3/s。

4 劃分不同水年

根據(jù)歷年來水量資料，劃分豐、平、枯水年，即當(dāng)經(jīng)驗(yàn)頻率P≤25%的年份為豐水年，當(dāng)經(jīng)驗(yàn)頻率75%

5 劃分不同水期

根據(jù)歷年逐月來水量資料統(tǒng)計分析后，確定每年的12、1、2、3月份，共4個月為枯水期；每年的7、8、9月份，共3個月為豐水期；每年的4、5、6月份和10、11月份，共5個月為平水期。

6 不同水期發(fā)電原則

枯水期：每年進(jìn)入枯水期后，充分利用生態(tài)基流量發(fā)電，即只利用一臺小機(jī)組發(fā)電，當(dāng)庫水位低于死水位時，停止發(fā)電。

平水期：（1）每年4～6月份，當(dāng)遇到豐水年時，三臺機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電，盡量避免棄水；當(dāng)遇到平水年時，盡量利用兩臺大機(jī)組發(fā)電；當(dāng)遇到枯水年時，盡量利用一臺大機(jī)和一臺小機(jī)發(fā)電。（2）每年10、11月份，無論遇到什么年份，無論三臺機(jī)組如何組合發(fā)電，在不棄水的原則下，到11月底庫水位盡量達(dá)到正常蓄水位358m。

豐水期：每年進(jìn)入豐水期后，盡量利用三臺機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電，盡量減小棄水。當(dāng)庫水位Ht≥358m時，水電站出現(xiàn)棄水。

7 水電站調(diào)度運(yùn)用方式

該水電站來水流量等于零的情況下，可利用調(diào)節(jié)庫容595萬m3。

7.1 枯水期（每年12、1、2、3月份）

每年進(jìn)入枯水期后，充分利用枯水徑流發(fā)電，即只開啟一臺小機(jī)組發(fā)電，當(dāng)庫水位低于死水位353m時，停止發(fā)電，余水量蓄在庫中，準(zhǔn)備過一段時間后繼續(xù)發(fā)電。

7.2 平水期（每年4、5、6月和10、11月份）

每年4～6月份：當(dāng)Qt≤Q大時，仍利用小機(jī)組發(fā)電，余水量蓄在庫中，庫水位逐漸上升至發(fā)電限制水位Hx以上為止。當(dāng)Q大2Q大時，開啟三臺水輪發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電，若Qt<2Q大+Q小時，則庫水位將下降至Hx以下時，關(guān)閉小機(jī)組，使庫水位上升至Hx以上為止，否則庫水位將上升。

每年10、11月份：當(dāng)Qt≤Q大時，先利用小機(jī)組發(fā)電，庫水位上升當(dāng)水位高于Hx時，關(guān)閉小機(jī)組后，開啟一臺大機(jī)組發(fā)電，利用庫中水發(fā)電，水位下降至Hx以下時，關(guān)閉大機(jī)組后，重新啟動小機(jī)組發(fā)電，使水位上升至Hx以上為止。

當(dāng)Q大

當(dāng)Qt>2Q大時，開啟三臺水輪發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電，若Qt<2Q大+Q小時，則庫水位將下降至Hx以下時，關(guān)閉小機(jī)組，使庫水位上升至Hx以上為止，否則庫水位將上升。但是無論如何到11月底前庫水位必須保持在357m～358m即可。

7.3 豐水期（每年7、8、9月份）

每年進(jìn)入豐水期后，盡量減小棄水，開啟三臺水輪發(fā)電機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電，庫水位盡量控制在357.5m～358m即可。

8 水電站調(diào)度運(yùn)用圖

根據(jù)初始的調(diào)度運(yùn)行圖和典型年流量過程線，按照上述的調(diào)度運(yùn)行原則和方式進(jìn)行電能計算。若所計算的多年平均發(fā)電量不理想時，適當(dāng)調(diào)整初始調(diào)度圖后，重復(fù)上述操作過程即可，直到所計算的多年平均發(fā)電量明顯大于常規(guī)方法計算成果為止。

9 實(shí)際調(diào)度運(yùn)行方式

羅家店水電站建成后，壩址以上具體的來水量是隨機(jī)的和未知的，因此，該水電站實(shí)際調(diào)度運(yùn)用方式，是根據(jù)上述優(yōu)化后的調(diào)度運(yùn)用圖中的發(fā)電限制水位Hx和實(shí)際的庫水位Ht高低來控制發(fā)電：

9.1 枯水期（每年12、1～3月份）

該水電站每年進(jìn)入枯水期后，當(dāng)庫水位Ht≥357m時，為了防止棄水，盡量多發(fā)電，可開啟一臺大機(jī)組發(fā)電，若大機(jī)組發(fā)電后Ht<357m時，則立即停止大機(jī)組發(fā)電，開啟小機(jī)組發(fā)電，否則可開啟小機(jī)組后，利用兩臺機(jī)組同時發(fā)電，這時候庫水位Ht仍繼續(xù)上升，立即開啟另一臺大機(jī)組后，利用三臺機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電，一直到庫水位下降至發(fā)電限制水位Hx附近為止。

當(dāng)庫水位Ht<357m時，只開啟一臺小機(jī)組發(fā)電，若小機(jī)組發(fā)電后庫水位Ht≥Hx時，則按小機(jī)組繼續(xù)發(fā)電，否則立即停止小機(jī)組發(fā)電，等待一段時間后，視庫水位Ht上升至相應(yīng)時段的Hx以上時，重新啟動小機(jī)組發(fā)電，如此反復(fù)即可。

9.2 豐、平水期（每年4～11月份）

該水電站每年進(jìn)入4月份以后，當(dāng)庫水位Ht≥357.5m時，為了避免棄水，開啟三臺機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電，若庫水位Ht<357.5m時，則先關(guān)閉小機(jī)組后，庫水位Ht如上升則可利用兩臺大機(jī)組繼續(xù)發(fā)電；庫水位Ht如繼續(xù)下降，則再關(guān)閉一臺大機(jī)組后，只利用一臺大機(jī)組發(fā)電，庫水位Ht上升可利用一臺大機(jī)組發(fā)電；庫水位Ht下降，繼續(xù)利用一臺大機(jī)組發(fā)電后，視庫水位Ht接近于該時段的發(fā)電限制水位Hx為止。當(dāng)庫水位Ht<357.5m時，開啟兩臺大機(jī)組發(fā)電后，庫水位Ht逐漸下降時，則先關(guān)閉一臺大機(jī)組后，視庫水位Ht是否上升或下降，庫水位Ht上升可利用一臺大機(jī)組繼續(xù)發(fā)電；庫水位Ht下降，繼續(xù)利用一臺大機(jī)組發(fā)電后，視庫水位Ht接近于該時段的發(fā)電限制水位Hx為止，否則利用三臺機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電后，視庫水位Ht是否上升或下降，庫水位Ht上升可利用三臺機(jī)組繼續(xù)發(fā)電，當(dāng)庫水位Ht≥358m時，水電站出現(xiàn)棄水；庫水位Ht下降，繼續(xù)利用三臺機(jī)組發(fā)電，視庫水位Ht下降至該時段發(fā)電限制水位Hx附近為止。

10 結(jié)束語

通過上述的分析研究，特提出如下結(jié)論：筆者提出的非常規(guī)水電站調(diào)度運(yùn)行方式，可稱優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行方式，按該調(diào)度運(yùn)行方式電能計算，可盡量減少棄水量，比非常規(guī)方法可增加水電站的多年平均發(fā)電量約3%左右。