淺析嘉陵江中上游流域電站枯水期耦合關(guān)系建模方法

周 建

(大唐觀音巖水電開發(fā)有限公司，四川 攀枝花 617000)

淺析嘉陵江中上游流域電站枯水期耦合關(guān)系建模方法

周 建

(大唐觀音巖水電開發(fā)有限公司，四川 攀枝花 617000)

流域梯級(jí)水庫群聯(lián)合調(diào)度是一種先進(jìn)的、高效的調(diào)度模式。為追求效益最大化、在滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，流域內(nèi)具有良好調(diào)節(jié)性能的水庫逐漸形成統(tǒng)一調(diào)度管理的模式，提高水能的利用率。

梯級(jí)電站；優(yōu)化調(diào)度；出力比例；蓄能

1 梯級(jí)電站概況

嘉陵江中上游流域目前已投產(chǎn)有調(diào)節(jié)性能的電站包括位于上游白龍江支流上的寶珠寺電站、紫蘭壩電站、虎頭寺電站，以及位于干流上的上石盤、亭子口電站。寶珠寺水電站裝機(jī)70萬kW，下游紫蘭壩水電站10.2萬kW、虎頭寺水電站6萬kW、上石盤水電站3萬kW、亭子口水電站裝機(jī)110萬kW，總裝機(jī)199.2萬kW。

寶珠寺水庫為不完全年調(diào)節(jié)水庫，調(diào)節(jié)庫容13.4億m3，亭子口水庫為年調(diào)節(jié)水庫，調(diào)節(jié)庫容17.32億m3，紫蘭壩、虎頭寺、上石盤均為日調(diào)節(jié)水庫，本次主要對寶珠寺、紫蘭壩、亭子口電站進(jìn)行分析。

2 梯級(jí)電站出力比例分析方法

梯級(jí)電站出力比例即為上下游梯級(jí)電站之間的全廠出力比例。電站出力計(jì)算主要采用常規(guī)水庫調(diào)度計(jì)算方法，方法比較多(耗水率、出力系數(shù)、NHQ曲線), 嘉陵江中上游梯級(jí)電站出力分析計(jì)算主要采用NHQ曲線法，電站出力計(jì)算公式如下：

H=Z上-Z下-ΔH

式中 N全廠為電站全廠出力；Ni為電站單機(jī)出力；Q為電站發(fā)電流量；H為電站水頭；Z上為水庫上游平均水位；Z下為水庫下游平均水位；ΔH為水頭損失。

梯級(jí)電站在出力比例分析計(jì)算時(shí)的考慮因素有：

(1) 水庫運(yùn)行水位

調(diào)節(jié)性水庫運(yùn)行水位變幅大，進(jìn)行消落過程中，水位變化對上下游電站出力比例影響較大，應(yīng)該重點(diǎn)考慮；日調(diào)節(jié)水庫運(yùn)行水位變幅小，可作為固定水位考慮。

(2) 區(qū)間流量

梯級(jí)電站之間區(qū)間較大時(shí)，區(qū)間流量變化會(huì)影響出力比例，應(yīng)該考慮；梯級(jí)電站間區(qū)間很小則無需考慮。

(3) 出力水平

有些電站出力水平變化時(shí)出力比例也發(fā)生變化(尤其是低水頭運(yùn)行電站)，此時(shí)還需要考慮出力水平的影響。

3 寶珠寺、紫蘭壩電站出力比例

由于寶珠寺電站與紫蘭壩電站同處支流白龍江上，區(qū)間無較大支流；故寶珠寺水庫水位不同，直接影響寶珠寺和紫蘭壩電站的出力，所以寶珠寺和紫蘭壩的比例分析主要考慮寶珠寺水位因素見表1和圖1。

表1 寶珠寺、紫蘭壩電站出力比例分析成果表(枯期)

圖1 寶珠寺電站與紫蘭壩電站出力比例關(guān)系圖

4 寶珠寺、亭子口的出力比例分析

由于寶珠寺水庫在水位不同、出力水平不同、干流區(qū)間來水流量不同的情況下，寶珠寺與亭子口水電站的出力比例也不同。所以，這兩電站負(fù)荷匹配出力比例分析時(shí)，需要綜合考慮寶珠寺及亭子口水庫水位變化、出力水平和區(qū)間來水變化的影響進(jìn)行分析。不同情況下寶珠寺和亭子口水電站出力轉(zhuǎn)換比例見表2，區(qū)間不同來水、亭子口不同水位下亭子口電站出力增量關(guān)系見表3。

表2 寶珠寺與亭子口出力轉(zhuǎn)換比例分析成果表

表3 區(qū)間不同來水情況下亭子口電站出力增量表 單位：m3/s、m、MW

由于寶珠寺與亭子口的最大出力比例，既與寶珠寺水庫水位有關(guān)，也與亭子口水庫水位有關(guān)，所以其比例關(guān)系是寶珠寺水位～亭子口水位～出力比例的三維關(guān)系。寶珠寺與亭子口最大出力比例分析成果見表4。

表4 寶珠寺與亭子口最大出力比例分析成果表

5 寶珠寺、亭子口蓄能轉(zhuǎn)換分析

5.1 梯級(jí)電站蓄能分析方法

水庫蓄能就是水庫蓄水量的水能轉(zhuǎn)換的電能，同一水庫控制的電源組的蓄能應(yīng)該統(tǒng)籌計(jì)算。水庫蓄能值按水庫水位由低到高分段計(jì)算、逐級(jí)累加后得到，電源組蓄能值由各電站蓄能值累加得到。計(jì)算公式如下：

式中 E電源組為電源組的總蓄能；Ei為各電站的蓄能；Vj為水庫的分段庫容。

梯級(jí)電站蓄能分析的成果包括：水庫庫容蓄能、 電源組總蓄能、每m3庫容蓄能、 每億m3庫容蓄能。

嘉陵江中、上游梯級(jí)電站的蓄能主要由寶珠寺水庫和亭子口水庫的蓄水水位所決定。水位越高蓄能越大，每億m3水量所產(chǎn)生的電量也越大，水位越低蓄能越小，每億m3水量所產(chǎn)生的電量也越小。蓄能分析成果表見表5,表6。

表5 寶珠寺水庫蓄能分析成果表

表6 亭子口水庫蓄能分析成果表

5.2 寶珠寺與亭子口水庫蓄能轉(zhuǎn)換分析

由于寶珠寺出庫水量與亭子口入庫水量關(guān)系固定，進(jìn)行寶珠寺與亭子口水庫蓄能轉(zhuǎn)換分析，主要考慮同樣水量在兩個(gè)電站之間產(chǎn)生的電量比例。

寶珠寺與亭子口的每億庫容蓄能比例，既與寶珠寺水庫水位有關(guān)，也與亭子口水庫水位有關(guān)，所以其比例關(guān)系是寶珠寺水位～亭子口水位～蓄能轉(zhuǎn)換比例的三維關(guān)系。

寶珠寺與亭子口蓄能轉(zhuǎn)換比例成果見表7。

6 結(jié) 語

大型梯級(jí)水電站具有復(fù)雜的流域拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、緊密的電力和水力聯(lián)系等特點(diǎn)。由于上述特點(diǎn)導(dǎo)致了其聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度較為復(fù)雜。因此，亟需開展大型梯級(jí)水電站聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度研究，尤其是枯水期出力關(guān)系的研究，在確保梯級(jí)水電站安全性的前提下，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、最大化。

流域梯級(jí)水庫群聯(lián)合調(diào)度是一種先進(jìn)的、高效的調(diào)度模式。為追求效益最大化、在滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，流域內(nèi)具有良好調(diào)節(jié)性能的水庫逐漸形成統(tǒng)一調(diào)度管理的模式，提高水能的利用率。根據(jù)寶珠寺電站和亭子口電站的實(shí)際情況，建立了上下游電站的耦合關(guān)系，特別是在枯水期由于區(qū)間來水的相對穩(wěn)定時(shí)，可根據(jù)寶珠寺電站與下游電站的出力比例制定與之匹配的紫蘭壩電站、亭子口電站的出力，以避免下游電站因電量不匹配造成棄水以及實(shí)現(xiàn)耗水率最低、電量最大等控制目標(biāo)。同時(shí)，可根據(jù)兩站的蓄能轉(zhuǎn)換比例，從而計(jì)算整個(gè)流域的蓄能值即可發(fā)電量，為電站特別是下游電站進(jìn)行負(fù)荷安排時(shí)提供參考，也為電網(wǎng)進(jìn)行電力平衡時(shí)提供決策依據(jù)。

[1] 馬光文，劉金煥，節(jié)菊根 流域梯級(jí)水電站群聯(lián)合優(yōu)化運(yùn)行 中國電力出版社 2008.04

(責(zé)任編輯：卓政昌)

2017-03-20

TV212.4 ;[TM622]; P331.2; TN751.1

B

1001-2184(2017)02-0150-04

周 建(1977-)，男 ，四川眉山人 ，畢業(yè)于西華大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工程師，長期從事水庫調(diào)度工作.