嘉陵江亭子口水利樞紐電站優化運行的探討

何丹心

（嘉陵江亭子口水利水電開發有限公司，四川 蒼溪 628400）

嘉陵江亭子口水利樞紐電站優化運行的探討

何丹心

（嘉陵江亭子口水利水電開發有限公司，四川 蒼溪 628400）

嘉陵江亭子口水利樞紐電站裝機容量為1 100 MW，多年平均最大發電量為31.75億kW·h，亭子口水利樞紐根據上游梯級電站水庫的特性進行科學調度研究，提出優化機組經濟運行和充分發揮樞紐工程公益性功能等的重要意義，本文主要對嘉陵江亭子口水利樞紐水庫及發電機組優化運行調度進行探討。

亭子口水利樞紐；科學調度；優化運行；公益性功能

0　簡述

嘉陵江亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內，下距蒼溪縣城約15 km，是嘉陵江干流開發中唯一的控制性骨干工程，也是國務院確定的完善長江防洪體系的6大防洪水庫工程之一，開發任務以防洪、灌溉及城鄉供水、發電為主，兼顧航運，并具有攔沙減淤等綜合利用效益，屬準公益性項目。亭子口水利樞紐工程等級為Ⅰ等，工程規模為大（1）型，通航建筑物為2×500 t級，裝機容量為4×275MW，額定轉速為100 r/min的水輪發電機組，單機過流量為424.6m3/s；總庫容為40.67億m3，具有年調節庫容，多年平均發電量為31.75～29.51億kW·h，可灌溉農田292.14萬畝；是四川電網的直調骨干電廠，承擔著四川電網的調峰、調頻任務。目前嘉陵江上游梯級水電站群已由碧口電站、寶珠寺電站、亭子口水利樞紐三大控制性水庫為骨干的電站組成，三大控制性水庫可分別對白龍江上游、中游和下游水能資源進行充分調節。按照“以水定電”的原則，亭子口水利樞紐受到長江水利委員會和四川省電力公司的雙重調度，水利樞紐的社會效益（水調）優于發電效益（電調）。

1　開展優化運行的必要性

隨著我國電力市場改革的深入和“按質定價”政策的實施，在“廠網分開，競價上網”的電力市場運營機制下，電能作為一種特殊的商品，其價格必然受市場供求關系的影響，從而影響一家發電企業的經濟效益；在川、渝電網并入華中電網后，水力發電上網的電價都有上漲空間，目前水電站的生產運行管理呈現了以下新的特點：

（1）上網電價浮動變化大，在一年中有豐水期電價和枯水期電價，所以以發電量最大為目標的優化調度結果不一定能保證發電企業的效益最大化。

（2）影響優化運行的因素增多，水電站不僅要考慮上游庫區來水和下游電站庫區的情況、水電站機組設備安全情況，還要考慮市場需求對負荷過程及電價的影響。

（3）運行管理的實時性要求增強，隨機多變的來水條件和變化不定的市場需求都要求水電站不斷的根據實際情況調整機組和水庫的運行方式。

2　開展優化運行的要求

2.1在“以水定電”的原則下，做好水調和電調之間

的優化銜接

由于亭子口水利樞紐社會意義的重要性，必須堅持以“以水定電”和“公益性效益優先”的原則，實行“優化調度、經濟運行”的方針，協調做好水調和電調之間的關系紐帶，始終密切加強對上游水位、來水流量的監視，積極向水調部門反饋機組運行情況和下泄流量的變化情況，運行各值在值班期間密切注意機組出力、下泄流量變化，實時了解掌握水利樞紐運行情況；及時準確的向省電力調度中心反映上游來水實際情況和發電狀況，積極聯系省調值班員控制調整機組出力，并適時聯系省調開停機組。

2.2分析整理歷史數據資料，為做好樞紐優化運行打好基礎

開展優化運行工作，首先重視水利樞紐優化運行的工作，積極開展水利樞紐優化經濟運行研究的資料收集整理、分析，堅持設備隱患排查常態化，確保設備的完好率和可用率；合理的利用上網電價的峰平谷制度；研究當前情況下最優的峰谷電量比；分析繪制機組最優出力曲線圖；分析機組效率與水頭關系曲線；研究機組開、停機組合方案；分析不同季節、不同時期的水情、電量負荷資料，認真分析、尋找規律，為完成每日發電量及峰谷比例要求提供可靠的資料支持。

3　開展優化運行的基本條件

3.1安全生產是優化運行的前提

任何企業的經濟效益都是建立在安全生產基礎上的，沒有安全生產，經濟效益就失去意義。經常事故停運的機組談不上安全運行和經濟運行，設備良好的健康水平及檢修質量是機組安全運行的前提。

3.2完善的技術管理制度是優化運行的保證

設置專門的技術管理機構，全權負責跟蹤、收集、分析、研究樞紐優化運行情況、資料，了解樞紐技術經濟指標的現狀，分析經濟指標變化原因，及時出臺有效的技術方案和措施并嚴格執行，保證水利樞紐始終處于良好的經濟運行狀況。

3.3高素質員工隊伍是優化運行的關鍵

員工是提高水利樞紐經濟運行的關鍵主體。建立公正合理的競爭激勵機制，為員工提供向上發展的有利空間，充分發揮員工的主觀能動性和創造力，不斷培養高凝聚力、高素質的員工隊伍對于企業提高經濟性工作有著至關重要的推動作用。

4　開展“優化運行”需研究的內容

水電站優化運行研究包括3個方面的內容：廠內運行設備的優化運行，短期內的優化運行，中長期優化運行。廠內運行設備的優化運行包括水輪發電機組在高效率區運行、輔機設備的優化運行；短期運行是要求科學的水利樞紐調度；中長期優化運行要求做好梯級電站群氣象、水情、徑流的預報。這三者之間既是相互聯系、相互影響、相互制約成為一個整體，但卻又相對獨立；從理論研究上講，研究內容應先從廠內優化、短期優化、再中長期優化的順序進行，而結合水電站實際情況研究可以按長期、短期、廠內的順序進行。

4.1廠內設備的優化經濟運行

嘉陵江亭子口水利樞紐廠內設備的優化運行應遵循以水定電的準則來開展，如何利用有限的流量多發電，保持機組狀態效率最高呢？首先是確保機組的零缺陷及避開振動區運行，其次才能進行機組的優化運行。廠內設備的優化運行，也稱實時調度（即逐小時經濟運行），是根據水電站的日負荷計劃或即將面臨的負荷預測資料，事先進行機組啟、停最優化計算，確定改變工作機組組合的合理性，使機組的啟、停次序按最優化準則進行，并根據負荷等因素的實際變化，進行各機組負荷的調整，即廠內設備優化運行是研究水電站在給定條件下廠內工作機組最優臺數的組合及啟停次序的確定、機組間負荷的最優分配，即廠內最優運行方式制定和實現的有關問題。概括起來就是：尋求在研究時期（一般為1 d）及其中各時段（刻），在已知條件下使所采用的優化準則達到極值的水電站工作機組的最優臺數、組合及系統分配的有功負荷和無功負荷在各機組間的最優分配。

4.2短期內的優化運行

為了提高供電的可靠性和節約備用機組的發電容量，電力系統越來越趨向于大電網聯網運行；隨著大電網越來越復雜，受計算機容量和計算速度的限制，全電網的經濟運行就不可能考慮得面面俱到。亭子口水利樞紐上游電站的碧口和寶珠寺同屬長江上游水庫群聯合調度大型骨干水庫，防汛及水量調度均由長江防汛抗旱總指揮統一調度，短期內的優化運行更有利于協調統籌、聯合調度，目前碧口和寶珠寺已建立聯合協調調度的基礎；同時，亭子口水利樞紐電站、寶珠寺電站同屬四川電網直調，也更便于電力調度協調。

亭子口水利樞紐電站、寶珠寺電站、碧口電站（有一回220 kV送四川線路）負荷的分配目前都由四川電網調度中心統一進行，短期（周、日）優化運行的主要任務，即將中長期經濟運行所分配的負荷，能在本時段內更短的時間段（日、小時）進行合理分配，制定出電站短期內機組的最優運行方式，即確定出短期內電站逐日、逐小時的負荷分配和運行狀態，在滿足電網負荷要求下，快速準確地完成水庫群短期（日）聯合經濟調度及其電站負荷的分配，以各級水電站總耗水量最小、發電量最大為準則。

4.3中長期的優化運行

亭子口水利樞紐中長期的優化運行主要是對梯級電站群（碧口電站～寶珠寺電站～亭子口水利樞紐）的聯合調度研究，研究嘉陵江中上游水文氣象特性、洪水組成特性、嘉陵江中上游梯級水庫群的運行規律、水庫群間相互聯系、相互影響、互補等關系，研究白龍江碧口水庫的入庫斷面以下至嘉陵江匯合斷面內的河段和亭子口水利樞紐入庫斷面至壩址斷面處河段；研究不同時間尺度下（月/旬/周/日）的梯級電站入庫徑流預報、聯合調度模式下梯級電站間負荷分配方式、不同時間尺度（月/旬/周/日）的亭子口水利樞紐電站發電預計劃編制、亭子口水利樞紐協調優化調度系統開發等內容

根據梯級電站群水情實時數據和梯級電站入庫徑流預報結果，滿足中長期各樞紐水庫電站徑流調度技術指標、各水庫邊界條件、上下游綜合用水要求、系統給定樞紐電站特性負荷及其調峰出力和水調的要求，以滿足流域水資源調度和河流生態健康為目標的調度，以達到水利樞紐電站和電網安全經濟運行的目的。

5　結束語

嘉陵江亭子口水利樞紐水庫的優化調度運行工作還在進一步探索和研究當中，目前亭子口水利樞紐已安排專門的項目研究上游梯級電站庫群的優化調度，爭取早日開發出樞紐協調優化調度系統軟件，實現白龍江、嘉陵江梯級電站群的優化運行，爭取更大的社會效益和經濟效益。

TV737

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1672-5387（2016）11-0054-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.11.020

2016-07-28

何丹心（1971-），男，注冊一級建造師/高級技師，從事水電站水輪發電機組設備的運行、維護和檢修管理工作。