溪洛渡水電站水庫運用與電站運行調度規程編制思考

李　亮,郭云峰

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司,四川成都610072)

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溪洛渡水電站水庫運用與電站運行調度規程編制思考

李亮,郭云峰

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司,四川成都610072)

摘要：溪洛渡水電站步入開始運用發揮效益的階段,為規范工程的調度運行編制了調度規程。在介紹溪洛渡水電站調度規程編制工作中的規范性、編制原則和依據、內容設計等編制經驗的基礎上,闡述了編制中重點考慮的工程安全運用、防洪調度、發電調度和其他運用等一些重要問題的思考總結。該調度規程的編制和經驗總結可以為今后國內其他水電工程開展相應規范調度工作提供參考。

關鍵詞：調度規程；安全運行；防洪調度；發電調度；溪洛渡水電站

0引言

2013年7月金沙江溪洛渡水電站初期蓄水至死水位540m,初期運行期至2014年底工程基本完建、各項功能全部正常運用并首次蓄至正常蓄水位600m,之后轉入正常運行期,這標志著溪洛渡水電站從勘測設計、工程建設步入開始運用、逐步發揮效益的階段。

溪洛渡水電站工程規模巨大,工程安全運用要求極高且極其復雜。該水電站工程開發任務除發電、防洪外還有其他綜合利用要求；各綜合利用相關方調度關系復雜,且隨著新形勢變化提出了更高的要求。溪洛渡的調度運行中需充分考慮上游干支流眾多水庫的調蓄影響、一電廠分別供電國家電網和南方電網的調度關系和對水力聯系緊密的向家壩銜接梯級調度影響。

溪洛渡水電工程調度十分復雜。為對工程開始運用后的調度工作予以規范,有關各方高度重視,三峽集團公司委托成勘院編制完成《金沙江溪洛渡水電站水庫運用與電站運行調度規程》(以下簡稱《調度規程》),經水電水利規劃設計總院審查,并經國家能源局批復,成為國內以發電為主且安全運用要求極復雜的首批經國家能源主管部門審查和批復的巨型水電工程調度規程。《調度規程》已用于全面系統指導溪洛渡水電站各項調度運行工作,為其他水電工程規范調度工作提供參考,具有較好的范例應用前景。現將《調度規程》編制工作中的經驗和一些思考總結如下：

1《調度規程》的總體設計

溪洛渡水電站的調度運行涉及面廣,影響重大,《調度規程》編制時從幾個層面設計。

1.1《調度規程》的規范性

對調度運行進行規范的目的之一,就是在《調度規程》的編制、討論、審查和批準過程中,通過工程調度運行相關各方的參與和共識,形成各方均需要參照遵守的規范性文件。因此，《調度規程》的編制要按照《標準化工作導則》等國家有關標準的要求開展。在《調度規程》的編制過程中除客觀吸取發電企業長江電力梯調的意見和經驗總結,還就有關防洪內容向長江防總進行了匯報,在《調度規程》的審查過程中邀請了四川和云南兩省能源主管部門、國網公司、電規總院、航運部門、水利部門等有關各方、專家的參與和征求意見,體現了《調度規程》的規范性,使得其更具全面性和系統性,能夠指導工程調度運行。

1.2《調度規程》的編制原則和依據

溪洛渡水電站的調度運行牽涉面廣,各方面關系錯綜復雜,且在編制時仍有很多不明確的邊界條件,因此在《調度規程》編制時需首先確定編制的原則和依據,以協調處理編制中的一些矛盾。為此,在編制前經過深入的討論,確定《調度規程》編制的總體原則如下：

(1)安全第一，統籌兼顧。溪洛渡是目前國內以發電為主的第一大水電工程,大壩為特高拱壩,泄水建筑物數量多且組合運行方式復雜。須把保證樞紐運行安全作為調度運行的第一條件,在此基礎上統籌處理好發電、防洪等綜合利用的關系,充分發揮工程綜合利用效益。

(2)立足長期運行,兼顧初期運行。溪洛渡初期運行期不到2年,正常運行的不同時期上游干支流水庫的投產對本工程調度運行影響較大。從運行時間上看,應按長期運行編制《調度規程》,兼顧初期運行階段的調度要求。

(3)總體界定,逐步完善。溪洛渡的開發任務是以發電為主,兼顧防洪,此外尚有攔沙、改善庫區及壩下河段通航條件等綜合利用。《調度規程》編制應以可研審批的開發任務為依據,總體明確發電、防洪等調度功能的關系,同時也要適當考慮新形勢下的要求,隨各功能投入逐步完善。

(4)單獨編制,兼顧梯級。溪洛渡和向家壩梯級投產時間相近,但兩巨型電站各自特點鮮明，且均較為復雜。現階段宜先單獨編制各自《調度規程》,待各自工程單獨運行經驗較為豐富后再編制《梯級聯合調度規程》；但由于溪-向兩梯級水力聯系緊密,因此溪洛渡的《調度規程》編制應充分考慮對向家壩的影響。

(5)對于目前暫未批復或未明確的內容,《調度規程》中只做原則性的說明,不進行具體規定,待條件成熟時再對有關條文予以補充完善。

《調度規程》的編制應依據GB/7621—1998《大中型水電站水庫調度規范》等國家有關水電、水利調度的國標和行標,并以溪洛渡可研報告及審查意見和相關經審查專題報告為主要依據。

1.3《調度規程》的內容設計

《調度規程》編制時依據GB/7621—1998《大中型水電站水庫調度規范》的內容要求,吸收了國內部分典型工程的調度章程的經驗,包括了調度運行參數與指標、水文氣象情報與預報、防洪調度、發電調度、庫區及樞紐工程區管理等基本章節；結合溪洛渡工程特點和當前形勢下的要求,增加了包含新形勢航運要求的其他運用要求章節及解決初期調度原則的初期運行調度章節；同時在防洪的實時調度一節中提出了解決防洪和發電蓄水矛盾的新思路,在樞紐安全運行管理中對溪洛渡各主要建筑物安全監測進行了詳細規定。《調度規程》在確保工程安全前提下,就如何進行各綜合利用效益發揮,以及調度運行管理執行等一些列問題,形成了規范調度工作的各項條款。

2若干重要問題思考總結

2.1工程的安全運用

保證樞紐運行安全是運行調度的第一條件,溪洛渡水電站結合自身工程特點,其《調度規程》對兩個有關工程安全運用的重點方面進行了詳細的規定。

(1)泄水建筑物運用方式。溪洛渡水電站泄水建筑物由壩身7個表孔、8個深孔和4條岸邊泄洪洞組成,泄水建筑物數量多,運行條件、要求和方式各不相同,且組合方式復雜。《調度規程》編制時對各泄水建筑物的運用條件和方式進行了專題研究,開展了溪洛渡水電站水工整體模型試驗,通過對壩身表、深孔口和岸邊泄洪洞的單獨運行或聯合運行的不同開啟組合方式進行試驗,及試驗成果分析總結,提出泄水建筑物的調度運行方式。①表孔運用：表孔工作閘門可局部開啟,根據模型試驗成果分析,提出了7個表孔先后開啟順序建議。②深孔運用：深孔工作閘門采取全開全關操作方式。根據模型試驗成果分析,提出了8個深孔先后開啟順序建議。③泄洪洞運用：通過對模型試驗成果分析和泄洪洞的水力學設計成果,提出了不同庫水位泄洪洞運行的相對開度建議,提出了4條泄洪洞先后開啟順序建議。④泄水設施的組合方式：優先啟用壩身泄流,壩身泄流能力不滿足要求時再開啟泄洪洞；壩身泄水建筑物優先啟用深孔,再開啟表孔；只有在水墊塘檢修等特殊情況下,泄洪洞才可單獨運行。

(2)大壩安全運用要求。溪洛渡水電站為特高拱壩,考慮壩體結構、樞紐邊坡和庫岸基礎穩定要求,大壩壩前水位不應陡漲陡落。《調度規程》編制時,根據國內外高拱壩設計和運行經驗初步分析,建議該水電站初期運行期大壩壩前水位的上升和下降速度不宜超過2m/d,在汛期樞紐敞泄時的調蓄或有應急調度需要時可適當放寬。正常運行期的庫水位升降速率可放寬至3～5m/d,具體應根據大壩初期運行監測數據分析和水庫實際運行需要,研究確定不同水位區段、不同時期的升降速率。

2.2防洪調度方式的思考

按照《長江流域綜合規劃》的要求,溪洛渡水電站預留防洪庫容以承擔川江和長江中下游的防洪任務：一方面,長江流域的防洪調度以及溪洛渡在其中的運用方式較為復雜,仍需根據新的形勢不斷研究并在實踐中探索；另一方面,流域已在建和規劃的眾多大型水利水電工程使得汛末蓄水較為困難,易影響枯水期興利效益的發揮。因此,《調度規程》從兩個方面對防洪調度方式進行了規定。

(1)防洪調度方式。溪洛渡和向家壩梯級水庫共預留防洪庫容55.53億m3,其中預留的10億m3作為后備防洪庫容；一般情況下先運用正常防洪庫容,當川江和長江中下游洪水遭遇惡劣組合或長江中下游遭遇特大洪水時,再運用后備防洪庫容。當溪洛渡水庫運用560～600m之間的防洪庫容對下游防洪對象進行防洪時,按與向家壩聯合運用的方式實施防洪調度。《調度規程》編制時,考慮溪洛渡水電站單獨運行、與向家壩水電站聯合運行兩種工況,對下游防洪運用方式的所有研究成果進行了全面系統的梳理和分析,并適時就主要結論與長江防總進行了溝通匯報。為便于現階段能宏觀指導水庫的防洪調度,《調度規程》中僅對防洪庫容、后備庫容的大小和以溪洛渡水電站實時壩址洪水流量、向家壩水電站出庫流量的控制原則進行了規定；并指出可研報告中采用的溪-向聯合以李莊水情為主、適當考慮寸灘水情的三級控制蓄量方式作為現階段川江河段防洪的推薦調度方式，考慮三峽水庫水情、與三峽水庫同步蓄水的控制蓄量方式作為現階段配合三峽對長江中下游防洪的推薦調度方式，在實際防洪調度運用中可參考執行。調度運行中應注意總結防洪調度經驗,對防洪調度方式進一步研究,以更好地指導水庫防洪調度。

(2)實時調度。實時調度中防洪和汛后蓄水發揮效益是相互影響、融為一體的。《調度規程》編制時對溪洛渡水電站不同防洪對象的特性進行了分類研究,提出對長江中下游進行防洪調度時主要是配合三峽水庫消減洪量,防洪庫容一旦投入使用可考慮不再消落。該汛后實時防洪調度方式較好地協調解決了防洪和蓄水的矛盾,拓寬了解決類似提前蓄水問題的思路。8月份以后長江中下游的防洪形勢趨緩,結合全流域水情預報和長江中下游的防洪要求,在不影響可研階段審定的移民淹沒調查線的前提下,可在配合三峽水庫對長江中下游水資源調度過程中,適當抬高水庫運用水位,同時避免了后期上游水庫集中蓄水對長江中下游水資源分配影響；但具體蓄水時間和水位運用過程需要根據當時川江及長江中下游防洪形勢和水情預報確定,并經防總批準同意。《調度規程》編制時通過測算,在溪洛渡水電站建成9年時白鶴灘水庫建成的情況下,溪洛渡水電站8月初蓄水至570m不影響可研階段移民淹沒調查線,8月可以適時蓄至570m。

2.3關于發電調度

溪洛渡水電站開發任務以發電為主,在確保樞紐工程安全和防洪安全的前提下,《調度規程》應使工程盡可能充分發揮發電效益。溪洛渡水電站發電調度考慮因素較多,包括：不同時期上游干支流控制性水庫的建成對溪洛渡影響較大,自身調節庫容64.6億m3巨大對徑流調蓄能力強,電站規模巨大達1260萬kW,分別接受國家電網和南方電網兩大電網調度關系復雜,需考慮對下游銜接的向家壩調度運行影響以滿足其下游航運等綜合利用要求,機組的安全運行運行要求等。

(1)考慮上述各種因素且易于實施操作的調度圖。《調度規程》明確了溪洛渡水電站中長期的水庫運行方式,提出中長期發電調度原則上按調度圖運行,并在實際操作中進一步優化調整。調度圖編制時分別考慮了上游水庫近期和遠期的組合情況,近期考慮了錦屏一級和二灘水電站的調蓄,遠期增加考慮兩河口、烏東德和白鶴灘水電站的調蓄。調度圖編制時重點對蓄水期的出力及下泄流量進行優化,使其能夠保證下泄1 200m3/s航運基流,并使向家壩水電站仍具有一定的容量效益。《調度規程》中明確提出了年內各旬相應的調度圖出力及水位控制參數,以易于實施操作。水庫水位正常運行范圍在死水位540m到正常蓄水位 600m之間。汛期按防洪限制水位560m控制運行；當需要水庫防洪運用時,按防汛主管部門的調度指令,實施防洪調度。根據全流域來水情況,水庫水位宜在9月底前蓄至正常蓄水位600m。12月下旬水庫開始進入供水期,應統籌考慮供水期整體效益,合理消落供水期水庫水位。溪洛渡供水期內水位應不低于死水位,同時6月底水位宜按防洪限制水位560m控制。

(2)電站在系統中的運行方式和供電不同電網分電方式。《調度規程》中根據溪洛渡水電站的工程特點提出了在電力系統中的調峰運行方式,考慮到溪洛渡水電站左、右岸電站分別供電國家電網和南方電網的特殊性,提出了一電廠在不同電網中的分電方式。溪洛渡水電站直流遠距離大容量輸電到華東和華南地區,考慮到有利于直流輸電線路和水輪發電機組的安全、經濟運行,溪洛渡水電站參與調峰運行時應在當地調峰能力不足時再調用溪洛渡機組,并確保直流輸電線路的安全運行。考慮到溪洛渡水電站距離兩個電網負荷中心均較遠,不宜承擔過多的事故備用容量。溪洛渡供電不同電網,按照相關的分電比例協議實施。實施時應盡量保證兩電網的年電量達到規定的分電比例,兩電網日電量沒有達到分配比例可以在月調度中滾動修正,兩電網月電量沒有達到分配比例可以在年調度中滾動修正,年電量未達到規定分配比例的處理方式可在購售電協議中予以明確。

(3)水輪發電機組安全穩定運行要求。《調度規程》中明確了機組的安全穩定運行要求和機電設備對發電調度的要求。根據機組招標模型壓力脈動試驗成果,提出水輪機在預想出力50%以下范圍內運行時,壓力脈動相對較大,屬于不推薦的運行區；機組開停過程中應快速通過。通過調保計算提出了機組發電運行的約束。

2.4其他運用要求

溪洛渡水電站可研設計時有關部門未對工程提出過較為明確的航運需求。隨著近年來社會經濟的發展,溪洛渡壩下游的通航對電站調度運行提出了新的需求。溪洛渡水電站為電力系統中重要調峰電源,其調峰運行產生非恒定流將對向家壩庫區通航河道水流產生一定影響。《調度規程》編制時結合新的形勢和需求,以系統中最不利的調峰運行工況初步分析,溪洛渡壩址下游約25km河段范圍內基本不滿足通航水位變幅要求,非恒定流對航運影響較大。為確保生命財產安全,提出考慮適當留有余地,暫按壩址至下游30km范圍內為限制通航區域,并做好相應警示標志。下一步,應根據在系統中的各種實際典型運行情況,結合溪洛渡和向家壩聯合調度,進一步研究改善通航條件的可行性。

3結語

《金沙江溪洛渡水電站水庫運用與電站運行調度規程》已經開始用于全面系統指導溪洛渡水電站各項調度運行工作,以保證工程安全,充分發揮電站的綜合效益。隨著流域梯級水電站的相繼建成,越來越多的單一和梯級水電站需規范調度工作。本文所述《調度規程》的編制和經驗總結可以為今后國內其他水電工程開展相應規范調度工作提供參考,具有較好的范例應用前景,還將實現更大的社會效益。

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(責任編輯陳萍)

收稿日期：2015- 01- 05

作者簡介：李亮(1982—),男,吉林通化人,高級工程師,從事規劃、動能經濟設計研究工作．

中圖分類號：TV697.1;TV741(271)

文獻標識碼：B

文章編號：0559- 9342(2016)04- 0093- 04

ReflectionsonSchedulingRegulationPreparationofXiluoduReservoirandHydropowerStation

LILiang,GUOYunfeng

(PowerChinaChengduEngineeringCorporation,Chengdu610072,Sichuan,China)

Abstract:The scheduling regulation for Xiluodu Hydropower Station is prepared to regulate the operation of reservoir and station. The preparation principles, basis and contents and the normativeness are firstly described and then some key issues including projection safe operation, flood control scheduling, generation scheduling and others are emphatically analyzed. The preparation and experiences can provide a reference for the preparation of scheduling regulation of other hydropower projects．

Key Words:scheduling regulation; safe operation; flood control scheduling; power generation scheduling; Xiluodu Hydropower Station