論中小型水庫在發電運行中的優化調度

廖鑫

摘 要 現如今，我國經濟社會發展已經步入新階段，建設資源節約型社會對電力領域和行業結構提出了新的發展要求，市場經濟結構的調整為發電行業結構優化升級指明了新方向。基于此，本文以中小型水庫作為研究對象，分析當前水庫現有的電力調度方法，通過提高水量利用率和維持高水頭運行等方式，實現中小型水庫發電運行過程中的優化調度。

關鍵詞 中小型水庫;發電運行;電力優化調度

引言

隨著國內市場經濟的發展，電力工業對國內經濟發展的作用不斷提升，但工業化進程下，能源的消耗與污染物的排放也在不斷增加。國家大力倡導綠色環保經濟，電力行業為了實現節能減排，轉變了以往煤炭發電的方式，而是通過建立中小型水庫進行水力發電，并采用有效的方法實現水庫發電運行過程的中的電力優化調度。

1 中小型水庫現有調度方法

某地建立的中小型水庫以防洪發電為主，兼具水資源調配和生態環境改善等作用，發電站內安裝了4臺燈泡式貫流機組，每臺發電機容量為35MW，多年平均發電量可以達到5.54億kW·h，年平均水量利用率可達到63.4%。該地域屬于亞熱帶氣候區，夏季高溫多雨，容易受到冷暖氣團交鋒的影響，年降水量最大在2500mm左右，水庫水量充分，可為水庫水力發電運行提供良好的資源基礎。目前水庫調度采用當地氣象中心提供的短期天氣預報進行24小時預報調度，但水文氣象預報對降雨量和降雨分布情況的預測精度不高，調度人員控制水庫高水位，以落地雨作為調度依據，通過建立水情遙測系統檢測降雨情況，結合發電運行信息展開水文預報。這樣的調度方法有利于提高來水預報的準確性，使水庫能夠保持高水位的運行狀態，提升水庫發電效益，不斷增加水庫的發電量[1]。

2 中小型水庫在發電運行中的優化調度研究

2.1 減少棄水，提高水量利用率

按照中小型水庫發電機組出力和發電量計算情況，可知燈泡式貫流機組的發電效率能夠維持在95%以上。為了實現水庫發電效益的最大化，可將中小型水庫流量與發電水頭作為重要技術指標，采用減少棄水提高水資源利用率，或維持水庫高水頭電力調度的方式提升水庫的實際發電量。預防該水庫流域未來3天有中雨或大雨天氣，且降雨范圍較大，按照水電站出庫流量和水位情況，結合發電機組的實際運行情況展開動態計算，將水庫水位通過發電運行的方式提前降低到23米，從而延長發電運行水頭，在最大程度上提升發電機組的發電效益。已知該水電站的發電過流能力在190m?/s，最高可達到2033m?/s，正常水位狀態下，水庫4臺發電機組滿發狀態下的所需流量是1400m?/s，洪水前期水庫入庫流量低于1400m?/s。所以，可通過增加發電運行的方式完成水庫預泄，從而提升水庫發電效益，避免只通過開閘棄水的方式完成水電調度。

本次降雨結束之前，相關部門經準確預報退水的過程和大致時間，采用攔蓄洪尾的方式提升發電水頭，從而減少棄水，提升中小型水庫水量利用率，實現對水庫的發電優化調度。按照之前水庫的設計要求，當水庫流量退到4000m?/s的時候，水庫開始回蓄調度，控制水庫的出庫流量不會超過1800m?/s，但至少保持在860m?/s。從水電站多年的電力優化調度的情況分析可知，受到上游水利工程的運行影響，當水庫入庫流量處于5000m?/s的時候，對水庫展開回蓄調度，使水庫的水位重新回蓄到20m的位置。

2.2 保持樞紐維持高水頭運行

中小型水庫在運行的過程中應保持發電機組的安全運行，且不會中途因故障停機。這種情況主要針對水庫洪峰流量位于4000m?/s的時候，按照水庫優化調度原則，控制水庫發電回水位不能高于24.5m。當水庫入庫流量低于4000m?/s的發電調度使其，應將水庫的水位控制在20m左右，最高不能超過24m。隨著入庫流量的增加，超過該階段時，水庫為預泄調度階段，水庫的水位應從之前20m下降到18m左右。這一過程中由于水庫水頭較低，不能滿足發電機組的實際發電需求，即水頭最低3.61m，長此以往將會導致發電機組無法運行。因此，根據以往的中小型水庫發電調度經驗得知，洪峰流量處于4000～5500時，水庫水位可以不降低到20m之下，這樣不僅能滿足防洪調度安全，也能兼顧水庫英德水位不超過24.5m的要求，保證水力發電機組的安全運轉且不會停機，盡可能降低停機時間，提升水資源利用率，提高水庫發電效益。

該中小型水庫的主汛期主要為5月和6月，這時間來水量較大，水庫容易發生洪水。5月多年平均入庫流量是2291m?/s，6月多年平均入庫流量是2534m?/s，與正常水位相比，水庫4臺發電機組滿發狀態下的所需流量1400m?/s，5月流量多出了64%，6月流量多出了81%。所以，在水庫主汛期階段，水庫水位應盡可能保持在23.5m處，以水庫電力系統優化調度為基本需求，在該前提條件下實現機組的滿負荷發電運行。水庫4月、7月、10月為非主汛期，10月至轉年3月為枯水期，這一階段水庫洪水頻率較小，非主汛期的水庫調度最高水位不會超過24m，枯水期的水庫調度最高水位不會超過24.5m。以保持高水位為前提，按照水庫的來水量制定發電計劃，從而降低發電時的耗水率。

如果發電機組參與電網調峰，或者在某一階段因為執行了水量調度方案而將水溫降到比較低的位置，結束之后應在最短時間內將水量回蓄到高水位。要求電力調度人員在降雨之后及時進行發電機組的清理工作，清掃進水口處的垃圾雜物，避免水頭損失，實現機組的滿發。因為降雨或洪水后，大量垃圾因水流的作用而堆積在發電站的進水口位置，給機組水頭帶來嚴重的損失，甚至4臺機組停止運行，造成發電量損失。要求工作人員做好水電設備的巡視工作，加大設備巡檢力度，如果發現設備問題，應第一時間處理，并對原有的不良設備加以改造，保證水力發電設備的安全運行，防止因設備故障原因而降低下泄流量，確保中小型水庫正常使用時的零棄水。為避免緊急事件對中小型水庫發電造成影響，電力企業應科學制定水力發電應急預案，并做好預案的演練工作，提升工作人員面對緊急事故的處理能力。

參考文獻

[1] 葉芳.飛來峽水利樞紐發電優化調度淺析[J].內蒙古水利，2020，（2）：64-66.