1 流域现状
大唐甘肃发电有限公司在白龙江中、下游流域现拥有在役的有碧口、麒麟寺两座水电站.其中碧口水电站是白龙江流域开发中的第一座大型水电站,距碧口镇上游约 3 公里,三台机组 1976 年相继投产发电,装机容量为 3×100MW,总库容 5.21 亿立方米,为季调节水库,碧口水库除供发电外,还兼有防洪、水运、灌溉、养殖等综合效能;麒麟寺水电站位于距离碧口水电站下游 13.5 公里处的中庙乡境内,2008 年 12 月 30 日三台机组均投入商业运行,其装机容量为3×37MW,总库容 2970 万立方米,属日调节水库.
2 联合调度的意义
防洪和发电是水电站水库的两个重要任务,科学合理的水库联合调度是合理利用水力资源,提高水能利用率的必然之路.实行梯级水库间的联合运用、统一调度,可以互济互补,充分发挥梯级水库的巨大调节能力,不仅可提高流域的防洪标准,还可提高水资源的综合利用率和整个电站的生产指挥以及处理各种突发事件的能力.
梯级电站间既有电力联系,又有水力联系,尤为突出的就是电站间的负荷分配,防洪、排沙等水库综合运用的问题,同时梯级电站间的运行还受到其他复杂的因素的影响.为了充分利用白龙江中、下游流域的水力资源,梯级电站的运营就需要采用在统一调度下的集中调度管理机制,同时根据实际情况制定出相对优化的梯级水库联合运行方式,提高企业的经营效益和管理水平,从而实现流域电站综合效益最大化.
3 联合调度的目标
梯级电站的联合优化调度目标就是在电站机组保持一定出力的前提下,使机组总的耗水量为最小,发电效益为最大.要实现这一目的主要措施有两种方法:一是提高机组发电水头;二是机组保持在最优运行工况区.要实现这一目标就必须根据电网调度运行信息、水情预测、合理安排流域机组运行方式,做到在确保电网安全的同时使有限的水能资源得到充分利用.
4 联合优化调度的必要性
碧口水电站属甘肃电力调度中心调度,是具备一定的调峰能力的陇南电网主力电站,由于碧口水电站有一定的调节能力,所以碧口水电站的实际运行条件难以达到最优理想状态,尤其是在汛期,从而在一定程度上约束了水能的最大化利用.碧口水电站的水库为调节库容比较小的季调节水库,从而限定了电站的只能采用调峰发电为主的发电方式,长期以来,电站在非汛期,开停机非常频繁;在汛期,以径流式发电为主.因此,在一般情况下,省调预先给定碧口日发电负荷计划,而麒麟寺电站的出力采取动态调节,其调节性能受到碧口电站出库流量、下游天然流量等影响,下面首先重点探讨麒麟寺电站的运行方式.
5 两站联合优化调度
5.1 在非汛期或汛期上游来水平稳可控的情况下,尽量保持麒麟寺水库高水位运行,在运行过程中减少水库水位降幅,从而抬高机组发电水头降低发电耗水率.麒麟寺电站与碧口电站基本保持同步运行状态,当碧口电站开机运行时,麒麟寺电站亦开机运行;碧口水库排沙或泄洪时,麒麟寺水库亦排沙或泄洪.根据目前麒麟寺水库运行情况,水位最高控制在 612.5m.
5.2 当白龙江流域来水比较平稳较小时,碧口电站一台机满负荷运行,麒麟寺电站应保持一台机达到当前最高出力运行,麒麟寺库水位略有上涨趋势,因此麒麟寺电站在水库达到当前最高控制水位 612.5m 时,可增开一台机将库水位适当调整控制,尽量保持水库水位降幅较小.
5.3 当碧口电站两台机满负荷运行时,麒麟寺电站也两台机保持最大出力运行,麒麟寺库水位略有上涨,因此在碧口电站达到两台机运行前,麒麟寺电站应提前开机在碧口电站发电来水到来之前将库水位降至 610.50m,然后保持库水位的略涨趋势;或在麒麟寺水库达到高水位时增开一台机进行分时运行调节控制库水位.
5.4 当碧口电站三台机满负荷运行时,麒麟寺电站也三台机保持最大出力运行,麒麟寺库水位略有降低,因此在碧口电站开三台机前,麒麟寺电站可提前通过控制三台机组负荷前应将库水位升至612.5m 以下,然后保持库水位的略降趋势.若流域来水有增大趋势或超过碧口电站机组发电过流能力趋势时,应提前将麒麟寺电站水库降低至 610.5m 或更低.在麒麟寺库水位涨至 612.5m 时,根据碧口水库机组运行及来水情、沙情,应及时考虑开启泄洪闸进行排沙泄洪控制水位.
5.5 若流域降雨产流主要来自碧口、麒麟寺区间,碧口水库来水又达不到三台机满发过流能力时,可利用碧口水库有限的调节能力,分时段减小碧口电站出库流量,以减缓麒麟寺电站来水较大的势头,争取少弃水多发电.
5.6 麒麟寺电站若蓄至设计正常水位时,单机过流能力基本与碧口单机加小机过流能力相当,麒麟寺电站两台机或三台机运行时,碧口电站两台机或三台机运行,麒麟寺水库水位程下降趋势,因此应分时段运行进行水位控制,尽可能保持较高水位运行,尽量减少日调节水头损失,以多发电量.
6 动态控制水库,实施两库优化调度
白龙江流域来水丰富,根据历年的径流系列分析,碧口水库汛期 6-10 月来水量占据全年来水总量的 76.6%.碧口水库主要承担下游碧口镇的防洪任务,碧口镇的防洪标准是 20 年一遇洪水 4310立方米每秒.麒麟寺水库主要任务是发电,没有其他综合利用要求.
结合近年来水库调度经验,对碧口水库汛期运行方式进行了研究总结.结果表明,在确保水库蓄满水和完成发电计划的前提下,适当降低水库汛期的运行水位,可以提高水库调度的主动性和灵活性,减少泄洪闸门的操作频次和有效库容淤积,有利于合理分摊泄量,保证大坝及枢纽工程和下游碧口镇的安全度汛,同时还可获得较好的发电量效益.麒麟寺水库在汛期当入库流量大于 422 立方米每秒或碧口水库排沙时,麒麟寺水库水位降低到临时泄洪排沙水位运行.
当入库流量小于 422 立方米每秒时,水库水位维持在正常蓄水位,与上游碧口水电站基本同步运行.
6.1 次汛期的水位控制(5 月 1 日到 6 月 14 日)
次汛期保持库水位在次汛期汛限水位 697 米以下运行,对碧口水库运行资料进行的分析显示,5 月初,库水位消落至 697 米左右为宜.白龙江雨季大部分在 5 月中下旬开始,此时来水量逐渐增加,但是发生较大洪水的可能性不大.根据水轮机运转特性典线,在库水位达到 697 米时,均可满足设计水头 73 米的要求,且能避免机组容量受阻,满足电网调峰、调频的要求.计算表明,当 6 月 14 日水位分别控制在 697 米以下时,6 月份发生弃水时,月底库水位不宜过高,在满足机组发电水头的前提下,充分利用水量发电,可获得较好的发电效益;当发生弃水时,适当提高库水位,首次泄洪时,将水库水位控制在 691-693 米,以排沙洞泄洪为主,这样有利于排沙和减少有效库容淤积.
6.2 主汛期日的水位控制(6 月 15 日到 9 月 30 日)
碧口电站在白龙江流域处于主汛期(7、8 月份)时来水较大,水头高,并出现弃水.麒麟寺电站低水头大流量发电,在汛期主要减少电站弃水量,为掌握洪水调度的主动权,减少闸门启闭次数,宜将碧口水库水位控制在 693-695 米的范围内,麒麟寺水库水位控制在610.5 米以下,特殊情况下可考虑控制在 608 米左右运行.9 月是汛后蓄水的关键时期,水库运行方式直接关系着碧口水库汛末能否拦蓄小洪水提前蓄满水库以及增发电量的主要原因.
7 结束语
碧口、麒麟寺电站联合优化调度,在防洪方面,可进一步提高白龙江流域的防洪标准,可减少分洪量;在发电方面,可明显减少碧口等电站汛期被迫调峰的弃水电量,提高电站季节性电能的利用程度,并可提高枯水期系统水电站的发电出力.
参考文献
[1]碧口水电厂水库调度规程[S].碧口水电厂,2011.
[2]麒麟寺电站水库调度规程[S].碧口水电厂,2011.
[3] 白龙江麒麟寺水电站工程蓄水安全鉴定报告 [S]. 碧口水电厂,2008.
