探討梯級聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度在節(jié)水發(fā)電中的作用

季林奎

(長江電力股份有限公司三峽梯調(diào)中心，湖北宜昌443133)

0 引言

目前，在倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)約型社會政策激勵下，國家提出開展節(jié)能發(fā)電調(diào)度，節(jié)能發(fā)電調(diào)度就是按照節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟的原則，發(fā)電優(yōu)先利用可再生能源(包括水電、風(fēng)電、太陽能、生物質(zhì)能等)。國家多個部委聯(lián)合發(fā)布的《節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法》(試行)，對各能源的調(diào)度順序進行了規(guī)定，其中水電屬于優(yōu)先調(diào)度能源，并要求流域梯級水電廠合理利用水庫調(diào)節(jié)能力，開展水庫優(yōu)化調(diào)度和水庫群的聯(lián)合調(diào)度，充分利用水能。節(jié)能發(fā)電調(diào)度明確了以下內(nèi)容:一方面確立了水電在電力調(diào)度中的優(yōu)先地位，水電作為優(yōu)先調(diào)度對象，以減少甚至避免棄水；另一方面，要求水力發(fā)電企業(yè)開展梯級優(yōu)化調(diào)度，提高水能利用效率，多發(fā)水電，降低一次性資源耗量。

節(jié)水發(fā)電調(diào)度為水電調(diào)度帶來了新的契機，同時對充分利用水能，開展水電站優(yōu)化調(diào)度提出了更高的要求。我們結(jié)合三峽-葛洲壩梯級電站的特點，通過水電聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，有效地開展水庫優(yōu)化節(jié)能調(diào)度、科學(xué)調(diào)度，合理利用水力資源，節(jié)水增發(fā)，在不增加額外投資的情況下，努力提高水能利用率，提高發(fā)電經(jīng)濟效率。三峽梯調(diào)中心調(diào)度部是三峽-葛洲壩梯級電站實行優(yōu)化調(diào)度的執(zhí)行部門，在水能優(yōu)化調(diào)度、節(jié)水增發(fā)方面做了一些工作，取得了較好的效益，但由于各方面的限制，在水能充分利用方面還有很大的潛力，我們應(yīng)利用有利契機，充分發(fā)揮梯調(diào)調(diào)度員在節(jié)水增發(fā)中的積極性，開展節(jié)能調(diào)度工作，最大限度地開發(fā)可再生資源，充分利用水資源的潛力。

1 梯級調(diào)度在節(jié)水發(fā)電調(diào)度中作用

梯級優(yōu)化調(diào)度是在考慮各電站來水、水庫調(diào)節(jié)能力、電站間水力和電力聯(lián)系等情況下，通過優(yōu)化技術(shù)在各電站間進行發(fā)電流量或負(fù)荷優(yōu)化分配，使梯級總發(fā)電量最大化或耗水量最小化。三峽梯調(diào)中心在實時調(diào)度過程中，根據(jù)梯級電站運行狀況及上游實際來水情況，采取了一系列節(jié)水增發(fā)措施。

1.1 合理控制三峽和葛洲壩庫水位，提高梯級電站發(fā)電效益

在實際調(diào)度過程中，盡量抬高三峽庫水位或降低下游水位，增加三峽發(fā)電水頭。以三峽VGS機組為例，發(fā)電水頭每變化0.1m，機組增加出力0.12萬kW，如水頭增加1m，每臺機可增加出力1.2萬kW。葛洲壩庫水位的變化直接影響三峽電站尾水位的變化，不同流量下葛洲壩庫水位的變化對三峽電站尾水位變化的影響也不同，流量越大影響隨之減小。35000m3/s以上流量時，葛洲壩庫水位的變化對三峽電站尾水位的影響較小，葛洲壩電站機組出力已受阻，而此時抬高葛洲壩水庫運行水位，既對三峽電站出力影響不大，又可大幅度提高葛洲壩電站機組出力。而18000m3/s以下流量時，葛洲壩庫水位的變化對三峽電站尾水位的影響較大，葛洲壩電站機組出力不受水頭影響，而此時降低葛洲壩水庫運行水位，既對葛洲壩電站出力影響不大，又可大幅度提高三峽電站機組出力。葛洲壩庫水位應(yīng)選擇合理、最優(yōu)的葛洲壩庫水位并控制運行，達(dá)到梯級電站發(fā)電效益最大化，充分發(fā)揮梯級樞紐的發(fā)電效益。

1.2 利用三峽調(diào)節(jié)庫容進行小洪水優(yōu)化調(diào)度

在實際調(diào)度過程中，調(diào)度人員充分利用三峽的有限調(diào)節(jié)庫容，在洪水到來之前，加大三峽電站機組出力，將庫水位降到最低，同時增加葛洲壩電站發(fā)電量，洪水過后，及時攔蓄洪水尾巴，又將三峽庫水位蓄至上限運行，以增大梯級電站的發(fā)電量。通過測算，初期運行期，重復(fù)利用1m的三峽庫容，三峽可增發(fā)電量約1億kw·h，葛洲壩可增發(fā)0.01億kw·h電量。

1.3 抓住三峽泄洪深孔關(guān)閉時電站水位變化，調(diào)整出力多發(fā)電

目前三峽電站主要通過23孔泄洪深孔棄水，單個泄洪深孔只能全開、全關(guān)啟閉操作，不能局部開啟，單孔的泄流量約為1600m3/s，三峽電站的泄洪流量只能按1600m3/s的倍數(shù)進行泄洪。當(dāng)三峽水利樞紐需要宣泄掉的洪水不為1600m3/s的倍數(shù)時，實時調(diào)度中采用間歇性啟閉泄洪深孔來調(diào)節(jié)三峽上游水位。由于間歇性啟閉泄洪深孔時間是根據(jù)水庫來水和上游水位臨時確定，沒有規(guī)律，單孔泄洪深孔啟閉一次三峽電站上下游水位變化達(dá)30cm左右，三峽全廠發(fā)電功率波動達(dá)15萬kW，而且是尖峰狀。在三峽深孔關(guān)閉后，葛洲壩的入庫流量也相應(yīng)減少，通過抬高葛洲壩上游水庫的水位，并申請網(wǎng)調(diào)修改葛洲壩電站的發(fā)電計劃，葛洲壩電站因此又多發(fā)電5萬kW。通過靈活調(diào)度，從三峽-葛洲壩樞紐棄水中奪回部分發(fā)電量，達(dá)到節(jié)能增效的作用。如僅2008年8月21日一天三峽電站就從三峽-葛洲壩樞紐棄水中奪回29萬kw·h發(fā)電量，葛洲壩電站從三峽-葛洲壩樞紐棄水中奪回43萬kW·h發(fā)電量。

1.4 枯水期合理安排機組運行方式，降低機組耗水率，提高機組發(fā)電效率

非棄水期，相同水頭機組出力情況下，三峽電站不同機型間的效益有差異。同一機型、相同水頭下，單機所帶出力不同對機組運行效率的影響明顯。實際調(diào)度過程中，根據(jù)電站水頭、電網(wǎng)下達(dá)的出力計劃、可投運的機組類型和數(shù)量，合理安排機組運行方式，以提高水能利用效率。如2008年6月22日，三峽入庫流量19000m3/s,三峽電廠開21臺機組，還余一臺備用機組，發(fā)電計劃功率1343萬kW，無泄洪流量。在不增加三峽發(fā)電出力的情況下，如增開三峽1臺備用機組，除9臺切機機組保持出力65萬kW不變(國調(diào)調(diào)度規(guī)程規(guī)定)，19號機組進行168h運行維持66萬kW不變外，三峽其他機組出力由632MW降至583MW運行，三峽機組耗水率將由每10MW14.74m3/s,降為14.37m3/s，維持機組負(fù)荷不變，開機前后減少過機流量504m3/s。如維持三峽出庫流量不變，增開一臺機后可增加出力35萬kW，一天增發(fā)840萬kW·h電量。

2 三峽梯調(diào)調(diào)度員現(xiàn)狀分析

2000年2 月，隨著三峽梯調(diào)中心籌建處的成立，電力調(diào)度部、水庫調(diào)度部進入籌建階段。2003年，經(jīng)過組織同意，個人報名，三峽梯調(diào)中心考核、面試，從葛洲壩電廠抽調(diào)多年從事電力生產(chǎn)的技術(shù)骨干進入電力調(diào)度部和水庫調(diào)度部，參加梯調(diào)中心的工作。2006年7月根據(jù)中心發(fā)展要求，將原有水庫調(diào)度部和電力調(diào)度部中負(fù)責(zé)梯級水庫實時調(diào)度和梯級電站實時調(diào)度的人員進行優(yōu)化配置，成立調(diào)度部。調(diào)度部現(xiàn)有成員28人，其中黨員18人，占調(diào)度部成員的64%，部門成員7人。調(diào)度員21人，平均年齡37.5歲，其中35歲以上人員13人，占調(diào)度員的62%；30歲以下的5人，占調(diào)度員的23.8%；本科以上學(xué)歷在調(diào)度員中比例為81%；具有高級職稱的6人，占調(diào)度員的28.6%。通過對三峽梯調(diào)調(diào)度員現(xiàn)狀分析，發(fā)現(xiàn)存在以下問題。

2.1 水、電調(diào)調(diào)度員缺乏相關(guān)基礎(chǔ)知識，無法勝任水電聯(lián)合統(tǒng)一調(diào)度

三峽梯調(diào)雖然實現(xiàn)了水、電調(diào)值班地點合一，部門合一，但調(diào)度業(yè)務(wù)仍然獨立，水電聯(lián)合調(diào)度只是停留在相互學(xué)習(xí)和互通調(diào)度信息方面，距離水電統(tǒng)一調(diào)度還存在很大的差距，主要是水調(diào)人員缺乏發(fā)電廠及電力系統(tǒng)方面的基礎(chǔ)知識，需要熟悉電廠的生產(chǎn)過程和了解輸變電系統(tǒng)的相關(guān)知識，經(jīng)過簡單的技術(shù)培訓(xùn)和自學(xué)，很難達(dá)到電調(diào)上崗的程度。另外電調(diào)人員也需要補習(xí)水文、氣象等方面的知識，了解水庫庫容、流量、水位等計算方法，還要進行水調(diào)實時調(diào)度業(yè)務(wù)的操作培訓(xùn)。

2.2 電調(diào)調(diào)度員人員老化，結(jié)構(gòu)不合理

電調(diào)調(diào)度員10人全部來自原葛洲壩電廠，而且都是主值班員以上人員，本科及以上學(xué)歷100%；具有高級職稱的5人，占電調(diào)調(diào)度員的50%；平均年齡為39.9歲，35歲以下人員2人，沒有30歲以下人員；電調(diào)值班主任平均年齡為44歲，人員年齡結(jié)構(gòu)老化，缺乏人才層次儲備，從梯調(diào)成立以后一直沒有引進新的電調(diào)調(diào)度員。水調(diào)調(diào)度員11人來自原葛洲壩電廠水調(diào)班6人，招聘新員工4人，面向社會招聘進來1人，平均年齡為35.2歲。水調(diào)值班主任平均年齡為41.8歲，35歲以下人員5人，30歲以下人員4人，人員偏少，沒有吸收熟悉電力系統(tǒng)知識的新人進來。

2.3 調(diào)度員人員緊張，無法開展深入的梯調(diào)新業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)培訓(xùn)

三峽梯調(diào)共分五個值，水、電調(diào)各2人(水調(diào)多1位剛實習(xí)期滿人員)，沒有多余的調(diào)度員。每年的職工年休，加上事、病、婚假，部門的主任師、技術(shù)主管有半年的時間要到調(diào)度崗位頂班，根本無暇抽調(diào)多余的調(diào)度員進行水電調(diào)崗位互學(xué)培訓(xùn)，脫崗培訓(xùn)更是無從談起。再加上迎峰度夏，水庫蓄水、降水位，節(jié)水增發(fā)活動，三峽機組試驗、新機投產(chǎn)等工作不斷，沒有更多的時間、精力來進行新業(yè)務(wù)培訓(xùn)。后備人員儲備不足，也嚴(yán)重制約了調(diào)度人員的流動和進一步的發(fā)展。

3 充分發(fā)揮梯調(diào)調(diào)度員在節(jié)水增發(fā)中的積極性

盡管存在一些問題，但調(diào)度部招聘的都是一些技術(shù)骨干，人員素質(zhì)高，技術(shù)業(yè)務(wù)強，有較強的敬業(yè)精神，招進來的新人更是學(xué)生中的佼佼者，學(xué)歷高，基礎(chǔ)知識扎實，領(lǐng)悟能力強，上手快，絕大部分是學(xué)生黨員，積極要求進步，有很大的上升空間。通過對三峽-葛洲壩梯級樞紐采取一系列的節(jié)能調(diào)度措施，對提高水能利用的效益是巨大的。梯級樞紐的調(diào)度工作是梯調(diào)中心的核心工作，搞好水電聯(lián)合調(diào)度，充分發(fā)揮梯級樞紐的經(jīng)濟效益是打造梯調(diào)中心的核心競爭力的工作。如何充分發(fā)揮梯調(diào)調(diào)度員在節(jié)水增發(fā)中的積極性，充分挖掘節(jié)能發(fā)電調(diào)度的潛力，是值得大家共同研討的課題。

3.1 充分發(fā)揮黨組織的戰(zhàn)斗堡壘作用

調(diào)度部黨員18人，占調(diào)度部成員的64%，每一個調(diào)度值中都有黨員，一方面黨員要以身作則，在工作中起到模范帶頭作用，另一方面要帶動身邊的群眾，在工作中一幫一，一對紅，發(fā)揮工作中的主觀能動性，將節(jié)能發(fā)電調(diào)度工作落到實處。

3.2 取得上級調(diào)度部門支持，爭取寬松、和諧的節(jié)能發(fā)電調(diào)度環(huán)境

節(jié)能發(fā)電調(diào)度確立了水電在電力調(diào)度中的優(yōu)先地位，水電作為優(yōu)先調(diào)度對象，開展梯級優(yōu)化調(diào)度，提高水能利用效率，多發(fā)水電，減少甚至避免棄水，以降低一次性資源耗量。而電網(wǎng)發(fā)電計劃只能按高、平、低三個時段安排，往往在發(fā)電計劃中無法充分安排利用，而修改計劃最快也要15分鐘后安排，三峽關(guān)閉泄洪深孔水位變化引起負(fù)荷增加是尖峰狀的，機會稍縱即逝。如果能得到上級調(diào)度許可，在棄水期允許三峽、葛洲壩電站的機組總出力存在一定的偏差范圍，在實時調(diào)度中通過靈活調(diào)度，就可以更多、更及時地充分利用棄水多發(fā)電，變廢為寶，使三峽-葛洲壩樞紐發(fā)揮出更大的經(jīng)濟效益。

3.3 建立適度的獎勵激勵機制

開展優(yōu)化調(diào)度，節(jié)水增發(fā)，既增加了調(diào)度工作的難度，又給調(diào)度工作帶來一定的風(fēng)險。合理控制三峽、葛洲壩庫水位，利用三峽調(diào)節(jié)庫容進行小洪水優(yōu)化調(diào)度，提高梯級電站的發(fā)電效益，就要求調(diào)度員在工作中勤監(jiān)視，勤聯(lián)系，勤動門調(diào)整水位，冒水位超限的風(fēng)險，還要求調(diào)度員趨勢預(yù)報準(zhǔn)確，負(fù)荷計算正確，增加了調(diào)度工作量和調(diào)度工作難度，否則會出現(xiàn)吃力不討好的尷尬局面。相反，如果調(diào)度員抱著多一事不如少一事的工作態(tài)度，負(fù)荷按發(fā)電計劃值運行，不管棄不棄水，機組還能不能多發(fā)；庫水位按規(guī)定范圍運行，不管汛前消落水位，汛末攔蓄洪水，利用庫容多發(fā)電，工作起來就會輕松很多，風(fēng)險也小，但損失的是公司的利益。不同的工作態(tài)度，給公司帶來的收益各不相同。

梯級優(yōu)化調(diào)度是節(jié)能發(fā)電調(diào)度的重要手段，有利于增發(fā)水電量，降低對一次性能源的依賴程度，并減少廢氣排放量，緩解電力生產(chǎn)導(dǎo)致的環(huán)境壓力。如果在日常的梯級調(diào)度工作中，每一位梯調(diào)調(diào)度員能夠充分發(fā)揮出各自的工作積極性，加強責(zé)任心，堅持“用好每一方水，調(diào)好每一度電”的工作理念，與梯級電站運行人員密切配合，加強實時運行分析，開展水電優(yōu)化調(diào)度并認(rèn)真落實，一定能夠充分挖掘節(jié)水增發(fā)潛力，實現(xiàn)節(jié)能增效，實現(xiàn)梯級電站更大的經(jīng)濟效益。