山區小水電站群汛期水庫優化調度探討

（福建省清流縣優恩電力有限責任公司三明市365300）

山區小水電站群汛期水庫優化調度探討

余新福

（福建省清流縣優恩電力有限責任公司三明市365300）

在汛期如何控制好小水庫的水位，做到既滿足防汛、又不浪費發電水頭，實現科學、合理的水庫優化調度。要實現這一目的，應當充分考慮各電站的水文、氣象因素，機組效率，龍頭電站的水庫工程特性等。文章通過實例對此進行了分析。

山區小水電站水庫優化調度探討

山區河流具有暴漲暴落的特點，往往是洪水來得猛、退得快，小水電的發電引用流量往往很小，目前中、長期氣象預報的精度又無法滿足小水電做到提前騰庫的要求。在汛期如何控制好這些小水庫的水位，做到既滿足防汛、又不浪費發電水頭，實現科學、合理的水庫優化調度。要實現這一目的，應當充分考慮各電站的水文、氣象因素，機組效率，龍頭電站的水庫工程特性等。

1 問題的提出

小水電為避免發電水頭的損失，一般都將水庫水位控制在高水位運行，這在枯水期是不容置疑的，可在豐水期，這一做法首先在防汛上顯得很不合理，認真探討其實對發電也不科學。防汛水位可經調洪演算能夠解決，可如何做到防汛、發電兩不誤一直是小水電尤其是小水電站群比較棘手的問題。

2 解決問題的思路

能否找到一個合理的控制水位，既能滿足防汛又可充分提高水能利用率？這就是矛盾的所在。水位控制在多少？在什么時候控制？這就是問題的關鍵。要解決這些問題必需要有大量的實際水文資料，結合小水電站群特別是龍頭電站的水庫工程特性，求得合理的控制水位。

（1）統計分析洪水資料。對歷年、歷次洪水資料進行整理、分析。將每次洪水總量及水庫泄洪起、止時間列表統計。對每次洪水總量按大、小順序進行排列，將出現次數最多的數值做為騰庫的庫容，用正常蓄水位減去騰庫庫容再根據水位～庫容關系曲線選擇相對應的騰庫水位G騰。這樣既能滿足防汛的要求，又能保證洪水過后將水庫水位回蓄至正常庫容。同時將歷次水庫泄洪間隔時間按5、10、15、20、25、30天及以上進行分類統計。

（2）進行合理性分析。山區小河流洪水過后，流量都會劇減，為保證發電水頭，往往將水庫水位控制得較高。此時，應進行一次綜合分析、比較，假設將水庫水位控制在前面選擇的騰庫水位G騰，這樣在相同的發電用水量下，不可避免地造成龍頭電站的電量損失，且持續的時間越長，損失就越大。通過對小水電站群龍頭水庫水位、庫容、歷年進庫流量、機組出力以及機組效率等進行統計分析、綜合比較。

以福建省清流縣長潭河梯級電站為例。長潭河梯級電站為三級電站，龍頭電站竹青背發電廠裝機容量為2×2500kW，壩址以上流域面積498km2，設計水頭25m，發電引用流量24m3/s，水庫總庫容870萬m3，其中死庫容300萬m3，調節庫容570萬m3。正常蓄水位、設計洪水位、校核洪水位均為393.0m，死水位為379m。二級站魚龍崗發電廠為引水式電站，水頭60m，發電引用流量20m3/s，電站裝機3×2000kW+1×4000kW。三級站關公凹電站，設計水頭25m，發電引用流量85m3/s電站裝機2× 8000kW（該電站建在兩條河流交接處下游）。

表1、表2和表3是對該小水電群進行效益分析對比表。

表1 竹青背水位、庫容、流量、出力關系表

表2 發電流量為10m3/s時不同控制水位下的出力損失與挖庫效益表

表3 發電流量為5m3/s時不同控制水位下的出力損失與挖庫效益表

上表中竹青背損失電量是將各控制水位與防洪汛限水位（390.0m）相對比的發電損失。竹青背挖庫效益計算是將可挖庫容按兩臺機級發電流量都為8 m3/s時在控制水位下的發電量，則魚龍崗發電廠挖庫效益負荷為8000kW時的發電量，關公凹效益取竹青背所挖庫容水量在本廠進行庫容調節后所發電量。

從表中可以看出，如果為了控制水庫水位，取發電引用流量為進庫流量時，在進庫流量越小的情況下，低水頭運行所帶來的出力損失也越少，而挖庫所帶來的效益則越大。

通過對竹青背水庫1997～2015年的進庫流量及泄洪情況進行統計分析，19年內共泄洪266次，發生在4～9月份為218次、占81.95%，其余48次、占18.05%，相鄰兩次泄洪時間間隔在15天內的有188次、占70.7%，其余78次、占29.3%，洪水總量200萬m3以下者38次，占14.3%，（200萬m3～300萬m3）32次占12%，（300萬m3～400萬m3）141次，占53%，300萬m3以上55次，占20.7%。

從以上數據可以看出竹青背電站多年、歷次的洪水總量在300萬m3以上的次數居多，且大多出現在4～9月，連續兩次洪水的間隔時間也大多在15天左右。所以可將竹青背電站的豐水期水位控制在385.0m（即由正常蓄水位相應庫容870萬m3減去騰庫庫容350萬m3得到的相應水位）。這樣既取得了防洪的主動，又可保證洪水過后水庫水位能回蓄至正常蓄水位。同時經效益比較分析也是可行的。

3 結語

通過以上舉例可以將小水電站群的水庫優化調度方案具體步驟大致總結如下：

（1）統計、分析小水電站群龍頭電站的實測水文資料及水庫的來水、用水、棄水情況；

（2）根據龍頭電站的水庫工程特性選擇合理的騰庫庫容；

（3）進行綜合效益比較；

（4）確定方案的具體實施。

2017-03-16）

余新福（1976-），男，福建清流人，大學本科，工程師，研究方向：水利工程管理及水庫調度。