紅水河梯級減少棄水調(diào)度措施探索與實踐

陳粉娥

摘要： 當前廣西區(qū)內(nèi)電力電量大量富裕，結(jié)合廣西區(qū)內(nèi)2017年水電棄水情況和導(dǎo)致棄水原因分析，及2017年紅水河梯級調(diào)度運行中采取的優(yōu)化調(diào)度措施，探討在減少棄水的問題中發(fā)電企業(yè)可采取的有效手段。重點提出降低有調(diào)節(jié)能力水庫汛前水位、建立梯級水庫優(yōu)化調(diào)度補償機制、動態(tài)控制汛限水位、積極參與市場交易，對減少棄水有現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞： 梯級水庫;減少棄水;水庫優(yōu)化調(diào)度;集控中心;紅水河

概述

大唐集團廣西分公司（紅水河）集控中心下屬的紅水河梯級6個廠平班、龍灘、巖灘、大化、百龍灘、樂灘總裝機847.3萬kW。其中龍灘由南方電網(wǎng)總調(diào)調(diào)管，電量50%送廣東，50%送廣西;其余5廠由廣西電網(wǎng)調(diào)管，容量占廣西中調(diào)調(diào)管水電裝機容量的49.4%，電量全部由廣西消納。

2017年廣西棄水情況分析

廣西2017年棄水基本情況

據(jù)統(tǒng)計，2017年廣西電網(wǎng)中調(diào)統(tǒng)調(diào)的31座水電廠累計發(fā)生棄水電量約47.3億kWh，各廠棄水損失率均在35%–40%之間，打破了連續(xù)多年少量或無調(diào)峰棄水的局面。紅水河流域隸屬于大唐廣西分公司紅水河集控中心（下稱紅水河集控中心）的6廠棄水電量達到30.11億kWh，其中廣西調(diào)管的5廠26.47億kWh，占廣西棄水電量的56%。

2017年廣西棄水呈現(xiàn)棄水范圍大、棄水時間長、棄水損失率高、棄水期機組負荷率低的特征。全年棄水持續(xù)長達4個月，31座電廠只有京南電廠沒有棄水，就連調(diào)節(jié)能力強的巨型電站龍灘也產(chǎn)生棄水，紅水河梯級棄水情況為龍灘水庫運行后首次大規(guī)模棄水。棄水期各廠負荷率普遍不高，各廠平均負荷率約50%–60%左右，較以往近100%偏低約40%。

廣西棄水原因分析

造成廣西2017年大規(guī)模棄水，有多重因素影響，既有水庫調(diào)節(jié)性能、電網(wǎng)電源構(gòu)成、負荷峰谷變化、供需不旺等根本性限制因素，也有來水偏多、近年電源結(jié)構(gòu)變化，政策變化帶來的影響。

電量供需失衡

截止到2017年12月底，廣西區(qū)內(nèi)電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)裝機容量2878萬kW，其中水電裝機容量898萬kW，占比31.2%，此外，由總調(diào)調(diào)管的天一、天二、龍灘分別有25%、41%、50%的負荷由廣西電網(wǎng)平衡消納，裝機容量達60萬kW的興義電廠負荷也送回廣西，云南與廣西政府協(xié)議2017年云電送桂130億kWh也納入平衡。與此同時，社會用電負荷增長相對緩慢，2017年電網(wǎng)統(tǒng)調(diào)平均負荷約在1200–1400萬kW，汛期最高負荷1600–1800萬kW，最低負荷900–1100萬kW。電力電量供應(yīng)與社會用電需求存在巨大偏差，電量大量富裕不可避免。

水庫調(diào)節(jié)性能偏低

統(tǒng)調(diào)水電裝機除右江具有年調(diào)節(jié)能力、巖灘、西津枯水期有季調(diào)節(jié)能力、汛期日調(diào)節(jié)能力外，其余均為日調(diào)節(jié)或徑流式電站，汛期30個水電站所有調(diào)節(jié)庫容總和僅為49億m3，27個日調(diào)節(jié)及以下水電站總調(diào)節(jié)庫容僅為8億m3，徑流調(diào)節(jié)能力遠低于全國平均水平。大部分電廠汛期來水只要超過滿發(fā)流量，即使全力發(fā)電仍存在大量棄水，尤其是在來水偏豐的年份。

電網(wǎng)電源構(gòu)成、政策調(diào)整及負荷變化影響

廣西電網(wǎng)是典型的水火電混合型電網(wǎng)，2015年以來，廣西境內(nèi)更是有一大批火電、核電集中投產(chǎn)、風電、核電項目等新能源建設(shè)加快，火電占比大，保供熱機組多，風電、光伏電源等可再生能源增長迅速。而由于政策調(diào)整，2017年廣西水電上網(wǎng)順序排在風、光、核、伴熱火電之后，水電上網(wǎng)處于不利地位。廣西電網(wǎng)負荷具有較明顯的峰谷差，夜間低谷時段與白天高峰時段負荷差值約在600–750萬kW，汛期來水偏豐的情況下，調(diào)度機構(gòu)即便盡量安排統(tǒng)調(diào)火電機組停機，只保留必須的最小開機機組數(shù)量，水電仍然面臨超高棄水風險，當水電機組平均出力達到200萬kW以上時容易導(dǎo)致調(diào)峰棄水。

外來電源增多

隨著“西電東送”戰(zhàn)略深入實施，云電入桂由2015年的46.8億kWh增加到2017年的128億kWh，且云電豐枯送電比例78：22，汛期送桂電量多，水電消納空間進一步被擠占。

降雨偏多，來水偏大

2017年廣西汛期降水量為2009年以來最多;夏、秋季降水量分別偏多32%和18%，其中夏季偏多程度為1961年以來同期第3多，亦為1995年以來同期最多。汛期來水集中，在負荷需求增長緩慢，電網(wǎng)供電十分富裕、水電上網(wǎng)順序偏后的情況下，水電調(diào)峰棄水成為必然。

紅水河梯級減少棄水調(diào)度措施與成效

細化汛期調(diào)度方案，精益調(diào)度

為減少棄水，優(yōu)化梯級水庫調(diào)度，集控中心結(jié)合流域水庫特點、歷年水庫運行情況，深入分析，編制了《梯級電廠優(yōu)化發(fā)電調(diào)整方案》、《紅水河梯級水電站發(fā)電匹配方案》，細化各廠不同情況下優(yōu)化調(diào)度方案，確定了各廠總體調(diào)度原則。

龍灘按照“長短結(jié)合，逐步優(yōu)化”的原則進行調(diào)度，根據(jù)年度來水預(yù)測，汛前充分騰庫至死水位附近。汛期充分發(fā)揮水庫調(diào)蓄性能，在龍灘無棄水風險的前提下，積極為下游攔蓄洪水，當下游棄水風險解除，及時增加龍灘出庫，保證龍灘水位按中長期計劃運行。

巖灘利用龍灘調(diào)蓄作用，實施預(yù)報預(yù)泄及庫容補償調(diào)度。在龍灘來水偏枯水位低于汛限水位366m時，提高巖灘水位至219–221.5m間運行，利用龍灘汛限以下庫容補償巖灘增蓄庫容;龍灘庫水位在366m以上時，巖灘庫水位在219–220.5m運行，當預(yù)報未來3–5天有中雨以上降雨時，及時將巖灘水位預(yù)泄至219m或以下運行，確保流域防洪基本不受影響。

大化–樂灘電廠不棄水時，根據(jù)流域上下游梯級電站間水力約束，按照巖灘出庫進行流域梯級負荷匹配，做到日內(nèi)平衡，洪水來臨前，大化、樂灘提前3～6h加大出力，百龍灘提前1～3h加大出力，逐步降低水位至死水位運行。

制定梯級補償機制，提高梯級電站參與梯級優(yōu)化調(diào)度積極性

紅水河集控中心成立以后，對紅水河梯級6個電廠實行集約化管理，堅持流域綜合效益最大化原則進行調(diào)度，因此調(diào)度過程中階段性的會影響某些電廠單庫效益，進一步影響各電廠生產(chǎn)績效考核。為解決相關(guān)問題，提高各電廠聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度參與性，集控中心全面分析，根據(jù)流域水文特性和水庫調(diào)度運行特點，仔細研究制定了《梯級聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度計算評價辦法》，對為下游實施調(diào)控調(diào)減電量、攔洪錯峰、為避免棄水或經(jīng)營需要實施的梯級間負荷轉(zhuǎn)移等多項調(diào)度策略制定補償措施和考評加分，鼓勵各電廠積極參與梯級優(yōu)化調(diào)度。該方法的實施，對于提高梯級電站參與梯級優(yōu)化調(diào)度的積極性取得了一定的推動作用。

推進龍灘、巖灘動態(tài)汛限水位控制

紅水河流域洪水具有明顯的季節(jié)性變化，一般5月進入汛期，9月底結(jié)束，5～10月的降雨量占全年總量的80～90%，尤其以6～8月最為集中，形成壩址特大洪水的暴雨時間也絕大部分集中在6～8月。經(jīng)過對天峨站1959年以來的水文資料分析，龍灘壩址洪水年最大洪峰流量主要發(fā)生在6～8月，占比92.3%，8月開始，洪水出現(xiàn)的幾率和量級均減小，特別是9月份減小明顯。根據(jù)水利部頒發(fā)的《綜合利用水庫調(diào)度通則》（水管（1993）61號文）規(guī)定，紅水河流域具備實行分期防洪調(diào)度條件。

紅水河集控成立后，為充分利用水能資源，集控中心與相關(guān)科研單位共同研究，大力推進龍灘、巖灘汛限水位動態(tài)控制，積極促進研究成果通過防汛部門批準落地實施。通過動態(tài)控制龍灘、巖灘汛限水位，極大的減少了梯級電站棄水，發(fā)電防洪效益顯著。其中2017年龍灘后汛期平均運行水位提高了1～2m，月末水位較原汛限水位提高近4m，攔蓄洪水13.3億m?;巖灘汛期控制水位提高了1.5～3.0m，攔蓄洪水12.7億m?，為緩解下游防汛壓力做出了積極貢獻，同時梯級共計增發(fā)電量約7.62億kW.h;2018年龍灘后汛期平均允許運行水位提高了1.5米，巖灘汛期控制水位提高了1.5～3.0米，增加了7～8億m?的調(diào)洪庫容，由于汛期來水同比偏少，但仍實現(xiàn)動態(tài)效益約1.65億kW.h。

積極促進水火互濟，充分利用市場杠桿促進清潔能源消納

2017年為減少紅水河梯級電站棄水，紅水河梯級集控中心經(jīng)過全面分析，統(tǒng)籌考慮，編制《水火電電量置換分配方案》，并積極與電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)協(xié)調(diào)溝通，在電網(wǎng)的支持下，11～12月開展水火交易6.77億kWh，使棄水電廠及時關(guān)閉閘門，減少了梯級電站棄水損失。2018年廣西電力市場改革實施，集控中心積極響應(yīng)政策，參與電力市場交易，集控9家統(tǒng)調(diào)水電廠累計完成交易電量14.65億千瓦時，為年度零棄水做出了重要貢獻。積極開展市場化交易，極大的促進清潔能源的擴大利用，實現(xiàn)了節(jié)能減排。

進一步降低主力水庫汛前騰庫水位，前汛期延緩水位回蓄速率可有效減棄增發(fā)

龍灘水庫運行以來，汛前騰庫平均水位為334.74m，汛前最低水位均發(fā)生在5月中旬末至6月上旬末之間。龍灘汛前騰庫時間及騰庫最低水位對于減少棄水還有一定優(yōu)化空間。

綜合考慮流域入汛情況，流域機組檢修情況，擬定平水條件下，分別就4月底騰庫至死水位330m、335m，和5月底騰庫至335m進行演算分析比較，發(fā)現(xiàn)若提前至4月底騰庫到位，同時將騰庫水位降至死水位附近，雖然會犧牲少量的梯級經(jīng)濟效益，但能增加7～8億調(diào)節(jié)庫容，大大降低了流域防洪壓力，社會效益較好。

2018年，龍灘于4月底前降水位至死水位330m，較歷年同期最低平均水位低4m，為汛期多騰出約7.5億m?調(diào)蓄庫容，5–6月，龍灘庫水位圍繞330m“三上三下”調(diào)度，適當延遲水位回蓄時間，重復(fù)利用庫容約25.5億m?，為汛期零棄水奠定了堅實基礎(chǔ)。

結(jié)論及建議

2017–2018年，紅水河集控中心通過精細化預(yù)報調(diào)度方案、開展梯級補償促進廠站參與優(yōu)化調(diào)度、開展汛期水位動態(tài)控制，積極參與市場化交易，降低龍頭調(diào)節(jié)能力強水庫汛前水位，前汛期延緩水位回蓄速率，深挖水庫調(diào)節(jié)空間，能有效提升清潔能源利用，產(chǎn)生良好經(jīng)濟效益和社會效益。當前廣西能源發(fā)展進入新常態(tài)，短期內(nèi)水電棄水問題突出，減少棄水需要政府、電網(wǎng)以及發(fā)電企業(yè)共同努力，在今后的水庫優(yōu)化調(diào)度中，希望政府加大宏觀調(diào)控力度：一是適當調(diào)減云貴送桂電量，調(diào)整外來電源豐枯輸送比例，減少廣西區(qū)內(nèi)汛期棄水，盡量避免出現(xiàn)輸入性棄水;二是進一步完善以消納水電為主的電力體制改革，豐富和完善電力市場機制和手段，全面提高清潔能源消納能力;三是電網(wǎng)政府積極協(xié)調(diào)，汛期在保證電網(wǎng)運行安全的前提下，適度調(diào)減核電、火電發(fā)電計劃，盡力使水電按最大能力發(fā)電;四是立足長遠，加快電網(wǎng)線路建設(shè)，減少火電保安全開機，開展跨區(qū)域電力外送。通過企業(yè)和政府的共同努力，共同促進清潔能源的消納。

棄水損失電量占電廠來水可發(fā)電量的比值稱為棄水損失率μqs。

參考文獻

牟才榮，林潔，楊小衛(wèi). 2016年廣西電網(wǎng)調(diào)峰棄水問題及應(yīng)對措施和建議[J].廣西電業(yè)管理縱橫，2016.5，26–29.

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