AGC控制模式下的桐梓林電廠水庫運行風(fēng)險控制

竇學(xué)剛

（雅礱江流域水電開發(fā)有限公司集控中心，四川 成都 610051）

1 引言

桐子林水電站，距上游二灘水電站18 km，距雅礱江與金沙江匯合口15 km，是雅礱江水電基地最末一個梯級電站，是國家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的標(biāo)志性工程。電站裝機4臺15萬kW機組，總?cè)萘繛?0萬kW，與上游錦屏一級、二灘水庫聯(lián)合運行設(shè)計枯水年枯水期平均出力22.7萬kW，多年平均發(fā)電量29.75億kW·h。

桐梓林電廠屬于低水頭大流量的徑流式電站，并且承擔(dān)電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻功能。長期運行中發(fā)現(xiàn)，桐梓林電廠在AGC控制模式下運行后，水庫水位極易陡漲陡落，給水庫運行及電站下游人員安全帶來安全風(fēng)險。近幾年，隨著政府部門防汛管理職責(zé)的進(jìn)一步細(xì)化，對電站水庫水位變化、電站下泄流量變化的監(jiān)視控制都提出了更嚴(yán)格的要求。特別是對電站下泄流量的預(yù)警時間要求嚴(yán)格。怎樣在自動發(fā)電控制模式下為電網(wǎng)提供最大的調(diào)節(jié)能力和備用容量，控制水庫運行的風(fēng)險成為了實時調(diào)度過程中的一大難題。

2 桐梓林電廠水庫概況

桐梓林電廠為徑流式電站，大壩為混凝土重力壩，桐子林水電站水庫最大壩高66.63 m，壩頂長度468.7 m，正常蓄水位為1 015 m，總庫容0.912億m3，水庫具有日調(diào)節(jié)性能力。壩址位于二灘電廠下游18 km。與上游二灘電廠分屬國調(diào)西南分中心和調(diào)度調(diào)度。桐梓林電廠在設(shè)計之初時按照與二灘電廠基本同步調(diào)峰方式運行，但是因電網(wǎng)的不斷發(fā)展二灘與若水兩個電站目前在實時運行過程中沒有嚴(yán)格的保持同步運行，造成水庫水位控制難度非常大。調(diào)節(jié)系數(shù)β=0.146/600=0.025%

表1 桐梓林電廠庫容及發(fā)電能力特性曲線

3 桐梓林電廠AGC概況

桐梓林電廠AGC屬于AGVC系統(tǒng)的一部分，由南瑞公司提供。AGVC系統(tǒng)集成于計算機監(jiān)控系統(tǒng)，屬于監(jiān)控系統(tǒng)高級運算功能，不需要獨立的硬件設(shè)備。AGC調(diào)節(jié)權(quán)限分為廠站設(shè)值權(quán)、集控設(shè)值權(quán)、調(diào)度設(shè)值權(quán)。自2020年1月15日以來，桐梓林電廠AGC系統(tǒng)投入調(diào)度側(cè)控制，有調(diào)度下發(fā)設(shè)定值。AGC可以實現(xiàn)全廠機組按照調(diào)度下發(fā)的總有功設(shè)定值、有功曲線自動發(fā)電控制，機組間的分配原則為平均分配。

2020年1月，桐梓林電廠按照調(diào)度要求，參與AGC輔助服務(wù)市場試運行，AGC系統(tǒng)正式投入調(diào)度側(cè)遠(yuǎn)方閉環(huán)控制。AGC投入調(diào)度遠(yuǎn)方控制以來各功能運行正常，調(diào)度下發(fā)各出力能及時跟蹤到位，機組運行穩(wěn)定。但是在負(fù)荷控制外，也使得電廠運行的安全問題不斷的凸顯。

4 桐梓林電廠泄洪預(yù)警條件

按照當(dāng)前流量以及擬增減流量的大小來決定是否預(yù)警，當(dāng)達(dá)到以下條件時需要提前40 min預(yù)警：

基礎(chǔ)流量＜2 000 m3/s，啟閉泄洪閘增減流量≥663 m3/s (尾水位漲落約0.9 m)。

2 000 m3/s≤基礎(chǔ)流量＜4 000 m3/s，啟閉泄洪閘增減流量≥829 m3/s (尾水位漲落約1.1 m)。

基礎(chǔ)流量≥4 000 m3/s，啟閉泄洪閘增減流量≥1 657 m3/s (尾水位漲落約1.5 m)。

5 桐梓林電廠AGC投入調(diào)度側(cè)運行后的風(fēng)險與控制策略

桐梓林電廠AGC投入調(diào)度側(cè)運行后，調(diào)度按照系統(tǒng)需要即向桐梓林電廠AGC下發(fā)設(shè)定值執(zhí)行。調(diào)度實時下發(fā)全廠出力值直接導(dǎo)致實時調(diào)度過程無法準(zhǔn)確把控電站未來時間負(fù)荷大小、變化幅度、變化速度，特別是在汛期上游安寧河來水存在不確定性，更是增加實時安全調(diào)度難度，并且下游水位也會因為桐梓林電廠的負(fù)荷大幅波動造成下游水位陡漲陡落威脅人員的安全（某日負(fù)荷大幅波動下水庫水位如圖1）。

圖1 某日桐子林壩前水位

圖1 中顯示，當(dāng)日水位最低為1 010.41 m，低于死水位1 012 m，運行在排沙水位。在4.5 h后水位快速漲至1 014.25 m。平均每小時漲幅為0.86 m，占可安全調(diào)節(jié)水位（1 014.5-1 012=2.5 m）的34.4%，即在運行過程中按照當(dāng)時水位上漲速度2.9 h即可從死水位漲至開閘泄水水位。

圖2 桐子林全廠有功

其具體風(fēng)險有以下幾點：

（1）下游河道水位陡漲陡落風(fēng)險：AGC運行下，汛期桐梓林電廠參與攀西地區(qū)風(fēng)光水互補調(diào)度運行，日計劃曲線或?qū)崟r負(fù)荷調(diào)整存在“陡漲陡落”的特點，導(dǎo)致下游水位陡漲陡落安全風(fēng)險；因來水突然變化，緊急泄洪閘門操作導(dǎo)致下游水位陡漲陡落安全風(fēng)險。相應(yīng)應(yīng)對策略見表2。

表2 應(yīng)對策略

（2）泄洪閘門操作預(yù)警時間不足風(fēng)險：汛期AGC運行下，主要通過調(diào)整泄洪閘門方式控制水庫水位，因?qū)崟r來水或負(fù)荷突然大幅度變化，導(dǎo)致緊急調(diào)整泄洪閘門預(yù)警時間無法滿足防洪預(yù)警提前40 min通知的要求，存在很大的安全隱患。相應(yīng)應(yīng)對策略見表3。

表3 應(yīng)對策略

根據(jù)現(xiàn)場水利設(shè)施特性制作了執(zhí)行棄水操作決策參考表，供實時調(diào)度人員在工作中參考使用。

表4 執(zhí)行棄水操作決策參考表（水位上漲）

表5 執(zhí)行退出AGC運行水位/流量差決策條件對應(yīng)表4（水位下降）

（3）水位突破死水位風(fēng)險：在來水較發(fā)電流量小很多時，如來水枯期或者汛期來水較少時，水庫水位會快速下降，此時泄洪閘門已全關(guān)，無法繼續(xù)通過調(diào)整泄洪閘門方式控制水位，持續(xù)發(fā)展將導(dǎo)致水庫水位低于死水位造成水工建筑被沖刷破壞或機組吸入砂石被破壞的風(fēng)險。相應(yīng)應(yīng)對策略見表6。

表6 應(yīng)對策略

6 結(jié)論

就當(dāng)前桐梓林電廠投入AGC后的實際運行情況來看，在來水枯期電站的水位控制完全依賴調(diào)度AGC下發(fā)的負(fù)荷大小，實際能采取的保證安全的措施幾乎都是對未來負(fù)荷不確定條件下的后補解決方法，不能對風(fēng)險進(jìn)行根本上的預(yù)控。但是通過兩年多的運行情況來看，桐梓林電廠水位控制均在安全范圍內(nèi)，未發(fā)生安全事故，各預(yù)控措施效果較好。