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。

梯級電站；優(yōu)化調(diào)度；出力比例；蓄能

1 梯級電站概況

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 梯級電站出力比例分析方法

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

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。

梯級電站在出力比例分析計算時的考慮因素有：

(1) 水庫運行水位

調(diào)節(jié)性水庫運行水位變幅大，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)該重點考慮；日調(diào)節(jié)水庫運行水位變幅小，可作為固定水位考慮。

(2) 區(qū)間流量

梯級電站之間區(qū)間較大時，區(qū)間流量變化會影響出力比例，應(yīng)該考慮；梯級電站間區(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出力比例也發(fā)生變化(尤其是低水頭運行電站)，此時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，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)籌計算。水庫蓄能值按水庫水位由低到高分段計算、逐級累加后得到，電源組蓄能值由各電站蓄能值累加得到。計算公式如下：

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。由于上述特點導(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，在確保梯級水電站安全性的前提下，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、最大化。

流域梯級水庫群聯(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，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現(xiàn)耗水率最低、電量最大等控制目標(biāo)。同時，可根據(jù)兩站的蓄能轉(zhuǎn)換比例，從而計算整個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)荷安排時提供參考，也為電網(wǎng)進(jìn)行電力平衡時提供決策依據(jù)。

[1] 馬光文，劉金煥，節(jié)菊根 流域梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化運行 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.