集控調度模式在清江流域電站的應用

郭磊,趙英

(湖北清江水電開發有限責任公司梯調中心,湖北宜昌443000)

0 引言

河流的梯級開發不僅充分利用了水能資源，而且還大大提高了河流的航行保障能力。世界各國的水資源開發實踐證明，對河流進行梯級開發，是最合理、最科學的開發利用方式。我國經過改革開放20多年來水電開發的實踐和摸索，水電開發的機制逐步成熟，尤其是在烏江、清江、雅礱江等流域實施“流域、梯級、滾動、綜合”開發機制，依據各梯級電站的自身特點、地理位置、調節性能、裝機規模、上下游關系及電力需求分析等因素，結合所在電網的發展規劃，統一規劃，有序建設，推動了流域的統一有序開發和流域梯級統一調度，實現了調節效益和流域效益的最大化，促進了水電的開發。

橫貫鄂西南的清江是湖北省最大的內河，也是長江出三峽后的一條較大支流，全長423km，落差1430m。21年間，湖北省清江水電開發公司經過不懈努力，實現了清江流域梯級水電開發建設目標，分別建設了水布埡、隔河巖、高壩洲三個水電站，裝機總容量達332萬kW，2008年3座梯級電站全部投產發電。

湖北清江水電開發有限責任公司梯調管理中心正是為了適應國家電力體制改革和電力市場化的要求，實現流域梯級水電廠優化經濟調度，開拓優質電力電量市場，追求梯級電站發電效益最大化，而逐步建設和發展起來的。

1 生產管理調度模式

梯調中心對清江梯級電站的水庫調度、發電調度實行流域性的統一調度和管理。

梯調中心統一對清江流域水文站網進行規劃、建設和管理維護，全流域近70個雨量站、水位站的實時數據以及上游中、小水庫的情況匯集到梯調，梯調全面掌握全流域水、雨情況，統一對梯級電站實行防洪調度，與上級防汛主管部門聯系、協調，組織編制梯級電站年度度汛方案，報上級防汛主管部門審批，并組織實施和執行經批準的防、度汛方案；統一規劃、建設、管理防汛設施及技術支撐系統；統一對梯級電站實行經濟優化的調度。

梯調中心對梯級電站實現集中控制運行。一般情況下，梯調中心直接接受電網調度機構的調度指揮和業務管理，梯調中心對三座梯級電站所有發電機組進行遠方開停機操作，并進行遠方監視、控制和調節；事故情況下，電網直接向電廠下發操作指令，電廠進行現地開停機操作。梯調中心與電廠工作職責明晰，安全責任清楚。

此外，梯調中心還負責根據流域中長期預報編制梯級電站年、月發電計劃；根據電網的整體需求，在綜合考慮梯級電站水位、電價、設備等相關因素的情況下，制定合理的短期運行方式；統一對梯級電站的設備檢修進行申報、跟蹤協調，根據設備的健康狀況和相關規程規范向電網申報年度檢修計劃，綜合考慮設備健康、來水、發電計劃、電網需求及檢修人力配備等因素對月度計劃進行實時調整；統一建設、管理電能量計費系統；統一編制和上報清江電力生產報表。

2 梯調中心建設

根據生產調度的實際需要，梯調中心建立了三個中心，即水調中心、電調中心、營銷中心。水調中心主要負責清江流域水文氣象資料的收集、管理、服務、防洪、水利調度，處理清江水電站工程防汛指揮部委托的日常防汛事務等流域水情工作，確保工程建筑安全度汛。電調中心主要負責流域梯級電站機組的實時控制、監視和出力調整，實時運行方式調整，安全自動保護裝置的調度及管理工作，設備安全和可靠性管理及其統計報表的歸口上報。營銷中心主要負責梯級電站長中短期發電調度、運行方式及機組檢修計劃的編制、上報、跟蹤、反饋、調整，電力生產報表的歸口統計、上報，電力生產營銷等。

梯調中心建立了完善的自動化系統，確保對流域電站的遙測、遙信、遙控、遙調、遙視功能。為確保上述功能的實現，必須建立完備的網絡，清江已經建設完成連接宜昌城區、高壩洲、隔河巖和水布埡的光纜線路，用于為語音、數據、視頻信息提供傳輸通道，使各區域本地網聯成一個整網。

為配合遠方集控，目前梯調中心已建成了梯調監控系統，梯調水情測報系統，清江梯級水電廠監控系統調度數據網絡，梯調與華中電力調度數據網連接系統，清江電力通信系統，水情自動測報與處理系統，電能量采集計量計費及報表系統，電力生產綜合信息Web發布、實時調度分析決策管理等技術支撐系統以及相關的作業系統，已將清江梯調建設成流域電站的生產運行指揮中心(見圖1)。

圖1 實時生產信息

以精確的水情測報系統為例，2008年7月以后，流域出現連續強降水過程，梯級水庫水位迅速抬高，水布埡最大洪峰流量6900m3/s，隔河巖最大洪峰流量3460m3/s，洪峰流量的預報精度使得梯級電站保持了在較高水位的安全運行，水頭效益得到充分發揮。水布埡洪峰流量預報精度平均達到94.5%，隔河巖達到95.3%(具體的預報實況見表1和表2)。

目前，清江梯調中心已全面實現水電聯合調度，分析前期發電情況，結合當前的信息，制定合理的后期發電計劃，盡量減少不合格電量，真正做到每一方水的發電效益最大化。

3 統一調度和集中控制成效顯著

3.1 提高水資源利用率及防洪能力

清江是一條山溪性的河流，洪水在全年來水中占有很大的比重，梯級電站客觀存在著水文補償和電價的差異，我們實行聯合調度，將三級電站進行“捆綁經營”，提高了水資源的綜合利用能力，從而提高了梯級電站的整體盈利能力。

清江梯級電站的防汛任務是在確保梯級水利樞紐大壩防洪安全的前提下，全面考慮清江和荊江河段的防洪要求進行防洪調度。水布埡和隔河巖水庫分別預留了5億m3防洪庫容，通過梯級聯合調度可以使梯級水庫分級攔蓄洪水，統一調洪，平衡承擔洪峰的壓力，提高梯級樞紐工程自身防御洪水的能力和為長江錯峰的能力，使防洪效益進一步得到發揮。在整個防汛調度過程中，汛前采用提前騰庫迎汛的調度策略，加大發電量，將各庫水位控制在較低水平，為后期防汛工作贏得了主動，有效降低防洪壓力，同時又降低了電站棄水的風險；汛期通過準確的水情預報、梯級電站發電約束以及電網吸納負荷水平，合理配置水布埡和隔河巖的可用庫容，使流域安全度汛;秋季適當降低庫水位運行，平穩度過秋汛。

2008年，清江流域延續了近來降水偏多的態勢，年來水量比前一年多約2成。清江公司在省防指的正確指揮和電網公司的配合下，合理運用水布埡、隔河巖的調節庫容和水布埡新上的產能，積極開展清江梯級水庫優化調度工作，不僅確保了流域安全度汛、實現了水布埡全廠投產發電的目標，而且梯級電站也創下可觀的發電效益，流域年發電量達90.89億kw·h，其中水布埡44.68億kw·h，隔河巖34.80億kw·h，高壩洲11.41億kw·h，均創歷史最高。

3.2 提高整體調峰能力，降低水庫棄水風險

清江隔河巖電站是華中電網的主調峰調頻廠，清江梯級電站在華中電網、湖北電網承擔著重要的調峰任務,實行集中控制運行，充分發揮梯級水庫的調節性能，努力提高設備的健康水平，最大限度地在電網中發揮輔助作用，為電網安全作出了貢獻，鞏固和發展了清江梯級電站在電網的作用和地位。

通過對天氣趨勢、長系列的水文資料等相關條件的分析，根據梯級水庫的調蓄能力，及早預留庫容，大大降低了棄水風險，近幾年特別是水布埡水庫蓄水后，因為調度因素產生的棄水大幅降低。

2008年7 月上、下旬，清江流域先后有兩次強降水過程，流域月降水量居歷史第二位，清江流量陡漲，水布埡及隔河巖水庫水位均超過汛限水位。面對汛情，梯調中心與華中電網公司調度部門聯合應戰、準確預計、科學安排、精細調度。在7月上旬強降水來臨前，水布埡水庫通過發電逐步消落水位；在7月上旬第一次強降水出現后，清江梯級電站均處于調峰蓄水運行方式，水布埡電廠3臺46萬kW機組高峰全開，低谷全停，梯級電站共為電網提供200萬kW調峰出力；7月下旬，預計又一次強降水來臨可能導致水布埡水庫水位超過汛限水位，于是在水布埡水位起漲前提前加大清江梯級發電方式，同時預計本次降水過后清江主汛期即將結束，動態控制清江梯級水庫汛限水位。降水過后，水布埡、隔河巖水庫均超過汛末蓄水目標，且未發生棄水，為電網迎峰度夏、奧運保電打下堅實基礎。

3.3 優化電量結構、減少小出力運行

梯調中心的集中監視和調度，能夠在制定運行方式建議時，避開機組小出力方式；在實時監控的過程中，及時發現機組的負載情況，經過與電網調度協調，減少機組出力，減少減棄電量，控制好電量結構；調整AGC分配策略，減少振動區的不合理穿越，這樣對延長機組壽命，降低發電水耗，作用十分明顯。

3.4 合理選擇設備檢修時機

宏觀掌握梯級電站的設備健康狀況，避開發電高峰，合理安排機組檢修時機，做到水庫運行、發電調度和檢修計劃的統一，既完成了年度檢修任務,提高了設備健康水平，又滿足了發電要求。

4 結束語

堅持“流域、梯級、滾動、綜合”的開發方針，既可有效防止開發過程中的無序和重復，又有利于實現梯級優先開發；有利于統籌考慮接入系統和外送規劃、移民遷建、環境保護，整體促進或帶動區域經濟結構調整；有利于節約投資，加強管理，加快開發進度和有序控制；有利于發揮梯級水電站的綜合效益，有效解決梯級水資源調配、補償問題。

流域內各梯級電站構成該流域的梯級電站系統。流域電站系統通過內部各組成要素的協調、協同與整合內外部資源，不僅優化調度水力資源，還使各電站的人力、資金、設備等資源實現共享，使協同和整合后的資源達到“1+1＞2”的效果，從而提高整體經濟與社會效益。