水電站優化調度分析論文

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一、馬回電站簡況

馬回水電站是四川嘉陵江流域梯級開發的第九級，以發電為主、兼顧航運，距蓬安縣城11公里，其上游有已建成的寶珠寺水電站(裝機70方千瓦，具有不完全年調節性盲能)。

嘉陵江流域屬暖濕的亞熱帶季風氣候，多年平均降雨量994.9mm。馬回水電站壩址以上流域面積74645km2，多年平均徑流量279億m3多年平均流量816m3，河道正常蓄水位292.70m，總庫容9132萬m3，發電死水位292.00m，死庫容8178萬m3，調節庫容為954萬m3，消落深度為0.70m，具有日調節性能。

馬回水電站總裝機容量8.61萬kW，分三個階段建成：70年代建成5×800kW的徑流式電站(簡稱小站)，后改造為5×2000kW，單機引用流量22.78m3/s；90年代初引進奧地利依林公司燈泡貫流式發電機組，建成2×2.305萬kW的大站，單機引用流量225m3/s；2000年利用已有的大壩、船閘等水工建筑物，大站擴建了2×1.5萬kW的軸流轉漿式機組，單機引用流量151.71m3/s。電站設計水頭11.4m，總引用流量867.32m3/s，是蓬安縣地方電網的骨干電源，實行自發自供，并通過110kV線路與國家電網并網，余電上網。

電站的負荷分為縣內負荷和上網負荷。縣內工業用戶較少，主要是商業和民用電，這部分負荷多集中在早晚高峰用電，深夜低谷用電少，但必須優先保障供電。為了消化豐水期的富余電量，縣內還建有高耗能企業，根據系統現有發電裝機和可發電量，枯水和平水期不能完全滿足高耗能企業用電，這部分用戶按計劃安排供電，主要在豐水期生產。上網負荷是指向大電網送電。與省電力公司簽定的上網協議，確定上網容量為5.61萬kW，上網電量按全省的平均利用小時計算，按省調度中心下達的負荷曲線運行，考核非常嚴格，每兩分鐘考核一次超欠電量，因此我們必須按規定嚴格保證上網負荷。

二、水庫調度

馬回電站是利用河流自然彎道，裁彎取直，修建攔河大壩提高水頭發電，屬于徑流式電站，但可通過壩址以上河道蓄水進行日調節。

1.來水流量分析。嘉陵江水勢平緩，自然落差小，電站主要通過上游亭子口、金銀臺水文站的水文預報資料進行來水流量預測。由于嘉陵江來水流量變化復雜，水文、氣象預報還不夠準確，加之地方電網峰谷負荷變化大，難以利用來水流量進行平衡調節。如當預報上游出現一個較大流量、而實際來水量小于預報的流量時，按預報來水量安排運行方式，可能造成水位下降很快，甚至不能保證機組的連續出力，使發、供電受到嚴重的影響。相反，如果預報上游來水量小而實際來水量大時，可能造成水位上升很快，甚至提閘放水而造成大量棄水。因此，為了充分合理地利用來水流量，并考慮防洪、通航、發電之間的協調和滿足其它部門對河道水位提出的要求，盡可能實現優化運行，應根據水文預報(除亭子口和金銀臺的水文預報外，還應對寶珠寺電廠下泄流量進行分析)、負荷情況、實際水位等因素進行綜合分析，對有限的可調庫容實行動態調度。

2.日運行方式。如果按設計要求保持在正常設計水位時，根據來水流量的多少增減負荷，這種運行方式在人庫流量不是隨負荷變化而變化的情況下，不能滿足負荷變化的要求。電站從投運以來，由于泥沙淤積嚴重，原設計調節庫容已減少1/3以上。為了加大有效調節庫容，每年枯、乎水期用草袋裝上黃泥加高溢流壩0.6m，使蓄水高程達到293,30m(略低于大壩泄洪沖砂閘門頂部高程)，并控制在293.25m內運行。水位抬高后，增加了可調庫容量850萬m3，可調節電量25萬kW.h。為了充分利用豐枯、峰谷電價政策，提高綜合電價水平，結合系統實際，采用了以下幾種運行方式：

(1)在枯水期或平水期的枯水時段，當日平均入庫流量小于150m3/s、庫區水位低于292.70m時，電站降低出力，按主要供縣內用電、上網保持最低負荷3萬kW來安排日發電負荷曲線。

(2)在枯水期峰水段或平水期的平水段，當日平均入庫流量大于150m3/s、小于400m3/s、庫區水位高于292.70m時，充分利用有限的調節庫容實行動態補償調節。根據亭子口、金銀臺水文站8時、14時、20時的來水流量預報和大壩水位預測(亭子口來水流量經24小時、金銀臺來水流量經12小時后入庫)，利用有效庫容和消落水位，結合負荷的變化，在保證出力水位調度線和加大水位出力調度線上進行動態補償調節。具體調節方法是：每天23時至次日7時降低出力，提高水位至293m以上；7時至11時加大出力調早峰，水位降至292.70m左右；中11時至19時降低出力，提高水位至293m以上，為晚高峰做準備；19時至23時加大出力調晚高峰，水位降至292.50m以下，但最低不能低于292.40m，如果低于此水位，由于來水流量較小，將難以恢復至正常水位。這種運行方式，充分利用了有效庫容，較好地解決了入庫流量不足和早晚高峰多發電的問題。

(3)在乎水期的峰水段或峰水期的平水段，當日平均入庫流量大于400m3/s而小于800m3/s、庫區水位高于292.70m時，23時至次日7時降低出力，提高水位至292.80m以上；7時至11時加大出力調早峰，水位降至292.50m以下；11時至19時平段降低出力，提高水位至292.80m以上，為晚高峰做準備；19時至23時加大出力調晚峰，水位降至292.50m以下，但最低水位不能低于292.20m。這種運行方式也是充分利用有效庫容進行補償調節，盡量避免棄水。

(4)當日平均入庫流量大于867.32m3/s(豐水期)時，溢流壩的草袋將被沖掉，電站日運行比較平衡，按最大發電出力及峰平谷負荷預測安排日負荷曲線。

三、優化機組運行方式

馬回水電站有不同時期修建的三個廠房，分別安裝了定漿式、燈泡貫流式、立軸轉漿式共9臺機組，不同類型機組參數如效率、耗水率等有一定差異。運行中，機組既要擔任基荷，又要擔任腰荷、峰荷和備用。由于系統負荷變化較大，開停嘰次數較多，機組組合運行方式也多。為了進行優化調度，測算了三種類型機組在發電量一定時不同水位的耗水量。

1.從表一可知，不同類型機組，耗水率有明顯差別。發電量一定時選擇何種組合運行方式所耗水量最小，或者說在相同流量下選擇何種組合運行方式所發電量最多，要根據入庫流量、負荷變化情況來靈活安排。上網負荷是通過大站110kV線路送人大網，根據上網協議，在任何運行方式下，大站必須開一臺以上機組，才能滿足系統對上網點的考核。在發電設備完好情況下，根據系統負荷情況，按先選耗水率低機組運行的原則列出機組的組合運行方式。

以上任何運行方式，大站必須有一臺機組作調節，其余機組擔任基荷。

2.發電機出力大小主要取決于流量和水頭。入庫流量受天然降雨和上游來水多少的制約，人為無法控制，而控制發電水位，可以獲得增量發電效益。在機組正常運行情況下，下游水位變化不大。不考慮下游水位變化對發電的影響，當上游水位提高(草袋加黃泥)，從表三可以看出對發電出力影響很大。水位控制及發電增量表。

從表三可以看出：在高于正常水位292.7m、運行水頭11.4m時，上游水位越高，同樣的水量，增發電量越多，發電效益越好，這在枯水期特別重要。在低于正常水位292.7m下運行，將減少發電量。但是，上游水位不能超過293.30m，否則將造成大壩溢流棄水。

總之，要充分利用水資源、最大限度地發揮電站發電效益，要從以下幾方面實行優化調度：一是及時、準確了解上游水文站的水文預報資料，并根據上游調節庫容下泄流量對來水量進行分析，作好次日負荷預測，確定運行方式；二是合理利用電站有效庫容，盡可能提高上游水位；三是要利用豐枯、峰谷電價政策，盡量做到早晚高峰多發電，提高綜合電價水平；四—是機組的組合運行方式，按效率高、耗水率低優先的原則。