淺談山區(qū)小水電的綜合利用

何泉 劉同斌 徐強(qiáng)

【關(guān)鍵詞】小水電;發(fā)電;方式安排;配網(wǎng)調(diào)度

一是小水電擁有規(guī)模?。ㄈ鐖D1）、投入小、建設(shè)周期短、回報(bào)快、對(duì)周圍環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，促成小水電快速發(fā)展。但小水電主要以徑流式為主。不具備大型蓄水調(diào)控能力，對(duì)天氣依賴大，難以管控。

二是小水電較為分散，水電資源主要分布在山區(qū)。如茂名地區(qū)小水電主要集中在北部信宜、高州，遠(yuǎn)離供電核心區(qū)域，不利于小水電就地消納。在雨季，北部地區(qū)小水電大發(fā)，無法就地消納，倒送主網(wǎng)，遠(yuǎn)距離輸送，造成較大損耗;在枯水期，小水電大多數(shù)處于少發(fā)或停發(fā)狀態(tài)，不利于地區(qū)能源的綜合利用。

三是小水電技術(shù)落后（如圖2）。大部分小水電投產(chǎn)時(shí)間早，后期投入小，造成小水電發(fā)展停滯不前。雖然近期部分小水電進(jìn)行升級(jí)改造，保護(hù)裝置電子化，具備自動(dòng)化功能，但通信不暢，造成小水電一直存在無法監(jiān)控，無序發(fā)電狀態(tài)，不利于水資源的綜合利用。

電網(wǎng)新技術(shù)的應(yīng)用，如智能電表、自動(dòng)化開關(guān)等具備遠(yuǎn)程通信功能的設(shè)備投入使用，使小水電實(shí)時(shí)監(jiān)控成為可能。通過計(jì)量系統(tǒng)采集小水電發(fā)電參數(shù)，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行匯總分析，以圖表等形式展示小水電運(yùn)行狀態(tài)，解決小水電盲調(diào)的問題。為發(fā)電調(diào)度、方式調(diào)整提供支撐，實(shí)現(xiàn)小水電站調(diào)度和管理的信息化，提高效率，節(jié)約成本。

（一）開展小水電集中監(jiān)視

收集原始數(shù)據(jù)，基于配網(wǎng)主站三區(qū)系統(tǒng)，錄入小水電發(fā)電基礎(chǔ)參數(shù)，包括：滿蓄水發(fā)電量W、最大出力Pmax、最小出力Pmin、經(jīng)濟(jì)出力PO，實(shí)現(xiàn)小水電發(fā)電能力預(yù)測(cè)功能，為調(diào)度控制提供依據(jù)。同時(shí)提供實(shí)時(shí)監(jiān)控小水電出力界面，本項(xiàng)目通過接口的方式實(shí)時(shí)獲取計(jì)量系統(tǒng)小水電配變數(shù)據(jù)P、Q、I、配網(wǎng)線路模型結(jié)構(gòu)和錄入小水電發(fā)電基礎(chǔ)參數(shù)形成龐大的數(shù)據(jù)群組。提供實(shí)時(shí)監(jiān)控小水電出力界面，通過配網(wǎng)單線圖與供電所實(shí)時(shí)關(guān)系進(jìn)行匹配，建立“區(qū)域一供電所一變電站一線路一小水電配變”五級(jí)節(jié)點(diǎn)，形成小水電監(jiān)視數(shù)據(jù)列表。

（二）開展小水電頂峰發(fā)電安排

隨著近期新冠疫情防控逐漸緩和，經(jīng)濟(jì)恢復(fù)正常發(fā)展，部分地區(qū)用電緊張，出現(xiàn)錯(cuò)峰用電情況。為充分利用小水電發(fā)電能力，通過系統(tǒng)對(duì)小水電進(jìn)行分析，掌握小水電運(yùn)行規(guī)律及發(fā)電特性，結(jié)合天氣來水情況，合理對(duì)小水電進(jìn)行調(diào)控，提高區(qū)域內(nèi)小水電綜合利用，積極組織小水電開展頂峰發(fā)電，使小水電在削峰上發(fā)揮更加積極的作用。

（三）提供技術(shù)支撐

配網(wǎng)方式調(diào)整需考慮因素較多，特別是在偏遠(yuǎn)、網(wǎng)架薄弱地區(qū)，除了相序、相位、電壓外，方式調(diào)整存在很多制約，如供電半徑長(zhǎng)、線路末端電壓低、受限于線徑轉(zhuǎn)供電能力不足等。在特殊情況下，為提高供電可靠性，可以充分利用小水電，為方式安排提供支撐。

如35kV思賀站供電區(qū)域網(wǎng)架薄弱，由35kV思合線單電源供電，10kV對(duì)外聯(lián)絡(luò)線路只有兩條，而聯(lián)絡(luò)線徑過細(xì)，轉(zhuǎn)供電能力不足。35kV思賀站10kV上網(wǎng)小水電14座，容量7100kW。

在主網(wǎng)設(shè)備檢修或故障的情況下，單獨(dú)依靠10kV對(duì)外聯(lián)絡(luò)線路，無法對(duì)35kV思賀站負(fù)荷進(jìn)行全部轉(zhuǎn)供，對(duì)供電用戶影響較大。為提高供電可靠性，在主、配網(wǎng)網(wǎng)架不完善的情況下，充分利用思賀站并網(wǎng)的小水電。并以10kV聯(lián)絡(luò)線路與大網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，以35kV思賀站10kV母線為中心，對(duì)小水電合理調(diào)度，嚴(yán)控小水電發(fā)電，形成比較孤立的小電網(wǎng)運(yùn)行，力求做到小電網(wǎng)自供自給。此特殊方式運(yùn)行，需對(duì)35kV思賀站供電區(qū)域負(fù)荷性質(zhì)、小水電發(fā)電能力做好充分分析，并制定詳細(xì)方案。

從35kV思賀站負(fù)荷曲線（圖3）可以看出。小水電集中在7時(shí)至24時(shí)發(fā)電，0時(shí)至7時(shí)停發(fā)。配合10kV聯(lián)絡(luò)線路，對(duì)小水電進(jìn)行調(diào)控，在特殊時(shí)期35kV思賀站可以依靠小水電發(fā)電做到小電網(wǎng)自供自給。

一是通過分析35kV思賀站負(fù)荷特性，將用電、發(fā)電負(fù)荷進(jìn)行區(qū)分，可以高度還原35kV思賀站供電負(fù)荷情況，提高負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，再與小水電發(fā)電負(fù)荷進(jìn)行匹配，制定小水電發(fā)電計(jì)劃。

二是對(duì)35kV思賀站上網(wǎng)小水電進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)分析。通過系統(tǒng)對(duì)各小水電數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，將小水電分為徑流式、具備一定調(diào)控能力、階梯式等三種類型。各類小水電發(fā)電特性差別較大，徑流式主要受天氣影響，隨著降雨量大小變化而變化。難以把控;具備一定調(diào)控能力的小水電，雖然可控，但要精確計(jì)算發(fā)電能力，存在較大困難;階梯式小水電，上游小水電站帶動(dòng)下游水電站的能力，上游電站開機(jī)后水流到達(dá)下游電站時(shí)間、流量、發(fā)電能力等都需系統(tǒng)支撐和詳細(xì)評(píng)估，才能充分掌握小水電發(fā)電能力。

三是方式安排，對(duì)負(fù)荷特性、小水電發(fā)電能力進(jìn)行充分分析后，通過系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)荷、發(fā)電量進(jìn)行模擬，以梯式小水電為調(diào)控主力，與用電負(fù)荷進(jìn)行匹配?？赏ㄟ^系統(tǒng)對(duì)小水電發(fā)電計(jì)劃進(jìn)行模擬，對(duì)小水電進(jìn)行分類調(diào)控，再與10kV聯(lián)絡(luò)線路配合，盡量使35kV思賀站10kV母線負(fù)荷平衡，10kV聯(lián)絡(luò)線負(fù)荷容量與可調(diào)節(jié)小水電相互配合，確保在特殊運(yùn)行方式下，保證供電穩(wěn)定。在極端情況下，無10kV聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，35kV思賀站可形成孤島運(yùn)行。

四是在特殊運(yùn)行方式下，在只有一條10kV聯(lián)絡(luò)線與大網(wǎng)聯(lián)絡(luò)的情況下，小水電發(fā)電質(zhì)量直接決定了供電范圍內(nèi)的電能質(zhì)量，需要加強(qiáng)對(duì)小水電站有功、無功、電壓監(jiān)控，確保發(fā)電質(zhì)量，防止電壓變化過大，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。對(duì)各小水電數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，設(shè)置監(jiān)控閥值，對(duì)小水電發(fā)電過程，進(jìn)行全程監(jiān)控、調(diào)控。

通過系統(tǒng)可對(duì)用電負(fù)荷、小水電發(fā)電負(fù)荷分別進(jìn)行分析，最大限度還原供需關(guān)系，為方式調(diào)整、調(diào)度運(yùn)行提供有力支撐。同時(shí)為負(fù)荷預(yù)測(cè)、發(fā)電計(jì)劃安排提供數(shù)據(jù)參考，為方式轉(zhuǎn)換提供負(fù)荷模擬曲線，做好小水電發(fā)電調(diào)度。通過系統(tǒng)對(duì)小水電集中監(jiān)控。解決小水電長(zhǎng)期盲調(diào)的狀況，定期開展對(duì)小水電發(fā)電質(zhì)量監(jiān)控及分析，為配網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、電壓質(zhì)量提供參考數(shù)據(jù)，同時(shí)也為配網(wǎng)方式調(diào)整、方式安排提供支撐數(shù)據(jù)。