以非徑流運(yùn)行為主的以禮河梯級電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施

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（華電云南發(fā)電有限公司以禮河發(fā)電廠，云南會澤 654200）

0 引言

以禮河位于云南省會澤縣境內(nèi)，云南以禮河發(fā)電廠是我國第一座高水頭、跨流域梯級開發(fā)的水電站，是國家“一五”期間五個(gè)重點(diǎn)水電建設(shè)項(xiàng)目之一。以禮河發(fā)電廠由一級、二級、三級和四級4個(gè)電站組成，龍頭水庫庫容5.53億m3，發(fā)電可利用水頭1413m，設(shè)計(jì)總流量30m3/s。全廠共有12臺機(jī)組，總裝機(jī)容量321.5MW。電廠建廠以來多年平均發(fā)電量超過12億kWh，累計(jì)發(fā)電500多億kWh[1]，其中汛期電量占25%～30%，平枯期電量占70%～75%，是一個(gè)典型的以非徑流運(yùn)行方式為主的梯級電站。本文要探討的就是以非徑流運(yùn)行方式為主的梯級電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題。

1 特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行切入點(diǎn)

如何做好以非徑流運(yùn)行方式為主梯級電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作？開展經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重點(diǎn)何在？有哪些具體措施？筆者認(rèn)為要回答這些問題，應(yīng)當(dāng)從其特點(diǎn)著手分析。

1.1 以禮河梯級電站主要特點(diǎn)

首先，龍頭水庫汛蓄枯放，下游電站汛期靠區(qū)間來水發(fā)電。在汛期，龍頭水庫下閘蓄水，不放水發(fā)電；下游電站主要靠攔蓄相應(yīng)區(qū)間來水發(fā)電，此時(shí)下游梯級電站實(shí)質(zhì)上成了徑流電站。平枯期，電廠轉(zhuǎn)入大發(fā)電方式，由于大容量龍頭水庫的調(diào)節(jié)作用，以禮河中有均衡水量用于發(fā)電，原來的天然河道變成了非徑流河道，此時(shí)梯級電站成了非徑流梯級電站。

其次，是以非徑流運(yùn)行方式為主的梯級電站。以禮河梯級電站雖然具有徑流梯級電站和非徑流梯級電站兩種運(yùn)行方式，但從發(fā)電量所占的比例及運(yùn)行的時(shí)間來看，屬于以非徑流運(yùn)行方式為主的梯級電站。

再次，龍頭水庫庫容量較大，下游梯級水庫具備正常區(qū)間來水的攔蓄和調(diào)節(jié)能力。龍頭水庫之所以大，是因?yàn)樗軡M足汛期能蓄存庫區(qū)正常年份降雨量的能力，枯期才能按大發(fā)電方式向下游電站供水發(fā)電。以禮河毛家村水庫庫容量大，如果蓄水正常，平枯期可按要求供給下游發(fā)電和農(nóng)灌用水；下游各水庫汛期均具備正常區(qū)間來水的攔蓄和調(diào)節(jié)能力。

最后，發(fā)電設(shè)備的檢修、維護(hù)在汛期。汛期下游電站靠攔截區(qū)間流量發(fā)電，設(shè)備的利用率不高，是檢修的主要時(shí)期。因此必須在汛期把設(shè)備檢修、維護(hù)到位，使發(fā)電設(shè)備具備平枯期安全、穩(wěn)定、滿負(fù)荷發(fā)電的健康水平。

不難看出，做好以非徑流運(yùn)行方式為主的梯級電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作，關(guān)鍵是水庫的經(jīng)濟(jì)調(diào)度和庫容運(yùn)行管理，要發(fā)揮龍頭水庫庫容大、存水多的優(yōu)勢，把汛期豐裕的水量轉(zhuǎn)換成枯期珍貴的水資源；要在下游電站充分利用區(qū)間流量、不發(fā)生責(zé)任棄水；要優(yōu)化經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案、提高水能利用率。

2 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施

2.1 汛蓄枯放

首先要嚴(yán)格執(zhí)行“汛期關(guān)閘蓄水、枯期放水發(fā)電”的要求。梯級電站龍頭水庫的優(yōu)勢就在于把汛期豐富的、相對不太珍貴的水資源蓄存到水資源缺乏的枯水期發(fā)電。這一特點(diǎn)使以非徑流運(yùn)行方式為主梯級電站有類似火電廠而又優(yōu)于火電廠的優(yōu)勢。從電網(wǎng)的角度看，這樣的電站在平枯期不僅有火電廠的價(jià)值，還能快速地對電網(wǎng)起到調(diào)頻、調(diào)峰和事故備用的作用；從電廠的角度看，枯水期的電價(jià)高于豐水期電價(jià)，在枯水期大發(fā)電，能使同樣的水量產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。以禮河發(fā)電廠每度電豐枯差價(jià)0.039元，豐枯期1億kWh電量的收入差距達(dá)到390萬元。另一方面加強(qiáng)與調(diào)度機(jī)構(gòu)溝通，汛前將龍頭水庫水位降到下限，才能實(shí)現(xiàn)水庫效益最大化。

其次，處理好蓄水與水庫綜合利用的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題。因地區(qū)農(nóng)灌、生活和工業(yè)等綜合用水問題，事實(shí)上龍頭水庫在汛期難于真正做到不放水。為解決小流量放水問題，電廠可在龍頭電站安裝適當(dāng)小容量的發(fā)電機(jī)來解決用水需求，避免大容量機(jī)組帶低負(fù)荷的運(yùn)行情況。

2.2 清淤除沙

不少攔截區(qū)間流量的水庫都存在不同程度的泥沙淤積問題，尤其是在大流量洪峰初始階段，這種淤積顯得更為突出。能否使水庫既充分利用區(qū)間流量，又解決好排沙保庫容問題，是充分利用區(qū)間來水的關(guān)鍵。

2.2.1 多措并舉，協(xié)同做好區(qū)間攔截水庫清淤排沙

平枯期，以禮河水槽子水庫入水來自毛家村水庫，泥沙淤積少；汛期，庫水主要來自庫區(qū)雨水形成的各條區(qū)間支流，泥沙淤積量大。該庫1958年6月建成，設(shè)計(jì)總庫容958萬m3，為周調(diào)節(jié)水庫。水庫運(yùn)行后泥沙淤積十分嚴(yán)重，1987年昆明水電勘測設(shè)計(jì)院實(shí)測庫容僅為86萬m3，泥沙淤量達(dá)91%，庫容減小使水庫的調(diào)節(jié)性能和區(qū)間來水?dāng)r截能力大大降低。為此電廠成立了專門負(fù)責(zé)水庫清淤的清淤分場，并在水庫右岸距大壩120m處的山體中開鑿一個(gè)低高程、最大泄流量78m3/s的沖沙洞，1979年購置了3臺60 m3的絞吸式挖泥船。經(jīng)過不斷地挖泥沙、沖排泥沙，1996年該庫容恢復(fù)到205.9萬m3，到2006年復(fù)容達(dá)297萬m3，水庫具備日調(diào)節(jié)功能[2]，較為有效的復(fù)庫措施如下：

（1）定期空庫沖沙。利用電站年度總停機(jī)會，開啟泄洪閘放空庫水，用高壓水槍進(jìn)行空庫沖沙，高壓水槍有效射程可達(dá)50m，水壓為 1.6MPa， 流 量 為340m3/h，水槍射出的巨大水流能量把泥沙沖入主河道流至庫外。沖沙有效的技巧是用高壓水槍掏空主河道側(cè)部淤泥底處的泥沙，讓淤積的泥沙造成大面積的塌方進(jìn)入主河道隨水流出庫外。空庫高壓沖沙對主河道和泄洪閘附近清淤效果很好。應(yīng)當(dāng)注意的是該工作危險(xiǎn)性大，必須準(zhǔn)確掌握高壓水槍使用方法；空庫沖沙的間隔周期不宜過長，否則水庫沉積泥沙易于板結(jié)。

（2）汛期沖沙洞沖排泥沙。若汛期區(qū)間來水較多，超過水庫接納和發(fā)電需求，則可開啟沖沙洞閘門沖排泥沙。沖沙洞閘門開啟后，沖沙洞附近的泥沙隨庫底壓力水沖排至庫外（如圖1所示）。沖沙洞排泥沙間隔周期不宜過長，一般每年至少一次，以防止泥沙板結(jié)堵塞洞口。汛期使用沖沙洞沖沙，必須嚴(yán)格控制閘門開關(guān)條件，避免浪費(fèi)區(qū)間來水。

（3）挖泥船機(jī)械清淤。空庫沖沙僅能解決泄洪閘門和沖沙洞附近的泥沙，較遠(yuǎn)處泥沙則很難沖走。若用挖泥船把遠(yuǎn)離泄洪閘庫區(qū)泥沙挖松，再通過輸泥管輸送到?jīng)_沙洞和泄洪閘附近，汛期借助沖沙洞沖排，總停空庫時(shí)通過高壓水槍沖排泥沙至壩下。

實(shí)踐證明，沖沙洞排沙、空庫高壓水槍沖沙與挖泥船機(jī)械清淤相結(jié)合，可使水庫清淤達(dá)到很好的效果。對泥沙淤積嚴(yán)重的水庫來說，不斷挖泥沙、排泥沙，是保證必備庫容、最大限度攔截期間洪水的關(guān)鍵所在，是電站水庫經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必不可少的措施。

2.2.2 分庫攔蓄和庫前筑池，解決集中區(qū)間來水造成的泥沙淤積問題

有的水庫區(qū)間來水先匯聚到一、二條主干溝河中，再流至攔截水庫。當(dāng)遇到較大的降雨，區(qū)間來水迅猛、混濁，泥沙量多，對庫區(qū)淤塞嚴(yán)重。解決這類淤積較為有效措施是分庫攔蓄或庫前筑沉沙池。

以禮河四級站的馬脖子水庫就屬于分庫攔蓄的典型（如圖2所示），水庫主要區(qū)間來水通過鹽水溝河流入。因暴雨初洪泥沙含量很大、水質(zhì)較差，故專門設(shè)計(jì)了一個(gè)有效庫容7萬m3的外庫攔截區(qū)期來水，外庫與內(nèi)庫由閘門連通。平枯期，上游三級電站尾水直接進(jìn)入馬脖子水庫內(nèi)庫供四級站發(fā)電，外庫也參與水量調(diào)節(jié)；汛期，泥沙嚴(yán)重、水質(zhì)較差的區(qū)間來水在外庫澄清后經(jīng)連通閘門供至內(nèi)庫；如遇水質(zhì)特差的區(qū)間洪水，則通過弧形閘直接排入天然河道，自動清除了外庫底部的泥沙。這種具有自潔功能的外庫設(shè)計(jì)，既保證了內(nèi)庫發(fā)電用水的水質(zhì)，又較好地利用了汛期區(qū)間流量，對區(qū)間來水的攔截、調(diào)節(jié)發(fā)揮了很好的作用。

以禮河二級水庫有一條披嘎河支流，汛期披嘎河的區(qū)間流量較大，隨水流入的泥沙也特別多，泥沙常常淤塞主河道，使二級站水庫嚴(yán)重淤積。后來，根據(jù)實(shí)際需要在披嘎河進(jìn)入主河道前端設(shè)計(jì)建設(shè)了一個(gè)沉沙池，讓泥沙沉降在池中，阻攔其進(jìn)入主河道，枯水期將淤泥清除運(yùn)走（如圖3所示）。沉沙池的使用對阻隔泥沙入庫起到十分顯著的效果。

2.3 騰庫攔洪

水庫庫容增大只為汛期攔截區(qū)期洪流提供了客觀條件，能否最大限度攔截期間洪流關(guān)鍵還在于區(qū)間來水時(shí)水庫具有的實(shí)際容量。因此，在中雨、暴雨來臨之前，能否適當(dāng)?shù)仳v出有效庫容吸納區(qū)間來水又是更為關(guān)鍵的一步。騰庫要做到及時(shí)、到位，生產(chǎn)管理部門就要關(guān)注各種氣象信息，加強(qiáng)與氣象部門信息溝通，如有藍(lán)色、黃色天氣預(yù)警，要對騰庫攔洪進(jìn)行指示；水情觀測人員應(yīng)及時(shí)將氣象變化、雨量、流量、水質(zhì)等情況通報(bào)集控值班人員；集控值班人員應(yīng)及時(shí)調(diào)整各水庫的運(yùn)行方式、與調(diào)度機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)，增大機(jī)組出力，及時(shí)騰出庫容。總之，只有準(zhǔn)確判斷雨汛、及時(shí)騰出庫容，才能最大限度攔截和利用區(qū)期來水，充分利用區(qū)間流量發(fā)電。

騰庫攔截區(qū)間洪水發(fā)電是一項(xiàng)蘊(yùn)藏巨大經(jīng)濟(jì)效益的工作，很大程度上取決于重視和關(guān)注程度，結(jié)果差別很大。以二級電站騰庫攔洪為例，二級站水庫庫容297萬m3，死水位2096m，最高水位2100.56m。2008年認(rèn)真落實(shí)騰庫攔洪調(diào)度方案，6月、7月、8月主汛期間，有效騰庫、機(jī)組充分吸納區(qū)間洪水后水庫仍蓄滿的有5次。每次大雨來臨之前增大負(fù)荷，將水位降至2097.50m低限水位，騰出通常運(yùn)行水位以下的庫容90多萬m3。通過騰庫攔洪，全年多攔蓄洪水500多萬m3，增發(fā)電量超過1500萬kWh，取得了很大的效益。

騰庫攔洪水庫要處在低水位運(yùn)行，隱患之一是怕運(yùn)行人員重視不夠拉空庫水；隱患之二是庫水較少，電網(wǎng)需要負(fù)荷時(shí)短時(shí)間內(nèi)難于頂峰。

2.4 優(yōu)化調(diào)度

2.4.1 平枯期水庫保持高水位運(yùn)行

平枯期（1～5月、11～12月）基本沒有區(qū)間流量，水庫靠上游龍頭水庫放水。此時(shí)保持水庫高水位運(yùn)行，使同樣的水量發(fā)更多的電，是水資源效益最大化、提高水庫經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的又一重要手段。水庫高水位運(yùn)行，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注水位的上漲情況，防止溢洪壩頂漫水。

2.4.2 爭取機(jī)組在最優(yōu)效率區(qū)運(yùn)行

集控值班人員應(yīng)根據(jù)水頭、機(jī)組效率圖，通過與調(diào)度人員構(gòu)通，使機(jī)組盡量選擇適當(dāng)負(fù)荷區(qū)運(yùn)行，提高水能利用效率。

2.4.3 實(shí)現(xiàn)梯級電站負(fù)荷分配最優(yōu)化

梯級電站集控中心接到調(diào)度機(jī)構(gòu)的負(fù)荷指令后，通過調(diào)度自動化系統(tǒng)把負(fù)荷分配到各個(gè)電站。在制定調(diào)度自動化分配各站負(fù)荷方案時(shí)，應(yīng)充分考慮各電站負(fù)荷、機(jī)組效率和水庫水位等因素，做到科學(xué)、合理，爭取綜合運(yùn)行效益最大化。

2.4.4 切實(shí)有效地控制農(nóng)灌、生活用水，增大發(fā)電用水量

農(nóng)灌、生活和工業(yè)等綜合用水的供給，應(yīng)加強(qiáng)與地方政府、有關(guān)人員的協(xié)調(diào)，做到切實(shí)分配、有效控制、不造成浪費(fèi)。從以禮河電廠的實(shí)際情況看，單二級站水庫的農(nóng)灌用水如果管理不到位，每天可能損失幾萬立方，管好農(nóng)灌用水對電廠經(jīng)濟(jì)效益有十分重要的意義。2.4.5 合理安排年度發(fā)電和設(shè)備檢修計(jì)劃

避免發(fā)生設(shè)備檢修安排不當(dāng)而影響發(fā)電和經(jīng)濟(jì)調(diào)度。

3 結(jié)語

以禮河發(fā)電廠已投運(yùn)50多年，是一個(gè)兼有徑流和非徑流運(yùn)行特點(diǎn)的梯級電站，多年來電廠針對以非徑流運(yùn)行為主的梯級電站運(yùn)行特點(diǎn)，不斷探索電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效措施，在嚴(yán)格執(zhí)行龍頭水庫“汛蓄枯放”、著力確保區(qū)間攔截水庫必備庫容、最大限度攔截和利用區(qū)間來水、想方設(shè)法提高水能利用率和切實(shí)有效管理農(nóng)灌用水等方面做了許多卓有成效的工作，積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，取得了巨大經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益。

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[1]以禮河發(fā)電廠.以禮河發(fā)電廠志[Z].2008.

[2]以禮河發(fā)電廠.云南以禮河二級水電站（水槽子）大壩運(yùn)行總結(jié)報(bào)告[Z].2010.