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水电站汛期电力调节研究
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1概述
恰海水电站是以灌溉为主,兼顾防洪与发电的综合性大型水利枢纽,是典型的省网直调电厂,在电网中承担系统调频、调峰、事故备用任务,主汛期基本按径流发电,弃水量较大,水量利用率仅为65.9%。分析原因,主要是水电分离的调度使得“水”“机”很难有机兼顾,水力发电企业缺乏一定的灵活度,难以根据来水的变化对机组运行方式、负荷进行合理的组合与分配,不能将灌溉、发电、防洪有机的结合,本文主要从合理利用汛期水量的角度出发,通过降低汛限水位,重复利用兴利库容的方法,对汛期电力的调度模式进行了研究。
2电力调度优化研究
2.1问题概化恰海水库运行初期,按照设计的调度规则,主汛期严格按照汛限水位控制,电站基本按径流发电,由于水位控制比较严格,入库流量超过机组满发所需流量时,水库被迫开始弃水。恰海电站所处的河流为典型的融雪性河流,入库流量一日一峰特征明显,日际流量平均变幅较大,通过近6年的运行表明,汛期平均弃水量占来水量的34%,尤其在主汛期连续弃水时间较长,来水偏丰年,月弃水时间达到了20d,水量利用率较低,造成水资源极大的浪费,分析原因,主要是恰海电站在汛期基本将水库水位保持在汛限水位附近运行,这种调度模式的弊病是在水库来水量大于机组满负荷发电流量时,水库被迫弃水,如何利用动态汛限水位对水库径流调节提高水库水量利用率具有重要意义。
2.2降低汛限水位,重复利用兴利库容水库保持汛限水位运行,在出现理论弃水前加大机组出力将水库水位消落,利用消落水量可以增加发电量,水库在消落过程中水头变小,引起电量损失,但水库通过耗用蓄水量增发的电量,可以在一定时间内抵偿水头变小引起的电量损失,在这段时间内将水库回蓄到汛限水位,就可以达到利用弃水量多发电的目的。一般消落水位控制在理论弃水量刚好能回蓄到汛限水位时,水库水量利用率最高。将恰海电站按照每隔一米为一个梯度计算蓄能电量-发电流量-抵偿时间关系(见表1)。从表1可以看出,水位消落越低,抵偿时间越短,由于恰海水库在来水超过440m3/s时,汛期按照径流发电时就发生弃水,当发电流量不大于440m3/s时,其抵偿时间均大于125d,也就是说水库在降低到911m运行后在回蓄到995m的125d时间内,不会因为水头的减小而使电量损失,根据几年的运行情况分析,即使在2008年枯水年,水库持续弃水的时间也在20d左右,这为水库的回蓄创造了条件。实际应用中预报有洪水时,当水位高于最佳消落水位时加大机组出力将水位降到理论蓄水位来计算发电量,用2011年汛期来水过程计算设计发电量为5.01×108kWh而优化后的发电量为5.21×108kWh,优化后汛期可增发电量0.2亿kwh。根据0.35元/kWh的上网电价计算,汛期直接效益700万元。
2.3电力调度方式汛期以理论计算发电量最大为原则,结合防洪和灌溉要求,充分考虑水情预报的精度和电网的实际情况以及水库的回蓄能力,制定以下电力调度规则:(1)6月,遇丰水年最低优化水位不得低于汛限水位以下3m,其余年份不得低于2m控制;(2)7月,遇丰水年最低优化水位不得低于汛限水位以下2m,其余年份不得低于1m控制;(3)8月,遇丰水年最低优化水位不得低于汛限水位以下1m,其余年份不得低于0.5m控制。
3电力调度优化后对防洪的影响
由于电力调度优化后降低了洪水的起调水位,水库水位每下降1m,增加防洪库容约5000万m3,提高了防洪标准,对上下游都极为有利。如2010年水库遭遇到20年一遇的洪水标准,由于提前加大负荷发电,预腾库容,增大防洪库容8000万m3,此次洪水过程削峰率61.12%,确保了下游的防洪安全,1999年同量级的洪水对下游造成损失约2000万元左右,由此可见,发电优化调度后不仅增发了电量还提高了防洪能力。
4优化后的风险分析
降低汛限水位,重复利用兴利库容后的风险主要有:①提前加大负荷增加发电流量若与下游支流洪水相遇,加重了下游负担;②洪水预报不准确,给水库的回蓄带来困难。根据1958-2000年历史洪水分析,就年最大时段洪量而言1、3、5、7、15日时段洪量以防洪断面与恰海水库、防洪断面支流同时遭遇程度在7.69%-12.82%之间,防洪断面与恰海水库的遭遇程度在58.97%-71.79%,由此可见恰海水库洪水在地区洪水组成中占有重要地位,只要控制了恰海水库的洪水,防洪断面的防洪风险将会大幅降低。恰海水库洪水到达下游支流汇合口防洪断面的平均传播时间约为18h,在调度过程中若遇到防洪断面支流遭遇较大洪水,恰海水库可以利用这18h的传播时间完全有能力进行错峰调度,风险(1)通过错峰可以得到释放。恰海水库入库洪水多为融雪型洪水,消融型成因的洪水过程多为复峰型,且随气温的日变化而变化,洪水过程呈一日一峰的锯齿型,洪水过程的历时相对较长,洪量相对较大,年际间相当平稳,因此,及时场次洪水预报有偏差使水库水位降幅较大,也可以用次日洪水给于补充。
5结语
研究表明,根据恰海水库来水的特性,通过合理降低汛限水位,重复利用兴利库容,不仅达到了优化电力调度增发电量的目的,还对防洪起到了积极的作用。但鉴于水情的不确定性,在实际调度中要灵活把握调度原则,降低水库运行风险,充分发挥工程的综合效益。
