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水電站汛期電力調節研究論文
1概述
恰海水電站是以灌溉為主,兼顧防洪與發電的綜合性大型水利樞紐,是典型的省網直調電廠,在電網中承擔系統調頻、調峰、事故備用任務,主汛期基本按徑流發電,棄水量較大,水量利用率僅為65.9%。分析原因,主要是水電分離的調度使得“水”“機”很難有機兼顧,水力發電企業缺乏一定的靈活度,難以根據來水的變化對機組運行方式、負荷進行合理的組合與分配,不能將灌溉、發電、防洪有機的結合,本文主要從合理利用汛期水量的角度出發,通過降低汛限水位,重復利用興利庫容的方法,對汛期電力的調度模式進行了研究。
2電力調度優化研究
2.1問題概化恰海水庫運行初期,按照設計的調度規則,主汛期嚴格按照汛限水位控制,電站基本按徑流發電,由于水位控制比較嚴格,入庫流量超過機組滿發所需流量時,水庫被迫開始棄水。恰海電站所處的河流為典型的融雪性河流,入庫流量一日一峰特征明顯,日際流量平均變幅較大,通過近6年的運行表明,汛期平均棄水量占來水量的34%,尤其在主汛期連續棄水時間較長,來水偏豐年,月棄水時間達到了20d,水量利用率較低,造成水資源極大的浪費,分析原因,主要是恰海電站在汛期基本將水庫水位保持在汛限水位附近運行,這種調度模式的弊病是在水庫來水量大于機組滿負荷發電流量時,水庫被迫棄水,如何利用動態汛限水位對水庫徑流調節提高水庫水量利用率具有重要意義。
2.2降低汛限水位,重復利用興利庫容水庫保持汛限水位運行,在出現理論棄水前加大機組出力將水庫水位消落,利用消落水量可以增加發電量,水庫在消落過程中水頭變小,引起電量損失,但水庫通過耗用蓄水量增發的電量,可以在一定時間內抵償水頭變小引起的電量損失,在這段時間內將水庫回蓄到汛限水位,就可以達到利用棄水量多發電的目的。一般消落水位控制在理論棄水量剛好能回蓄到汛限水位時,水庫水量利用率最高。將恰海電站按照每隔一米為一個梯度計算蓄能電量-發電流量-抵償時間關系(見表1)。從表1可以看出,水位消落越低,抵償時間越短,由于恰海水庫在來水超過440m3/s時,汛期按照徑流發電時就發生棄水,當發電流量不大于440m3/s時,其抵償時間均大于125d,也就是說水庫在降低到911m運行后在回蓄到995m的125d時間內,不會因為水頭的減小而使電量損失,根據幾年的運行情況分析,即使在2008年枯水年,水庫持續棄水的時間也在20d左右,這為水庫的回蓄創造了條件。實際應用中預報有洪水時,當水位高于最佳消落水位時加大機組出力將水位降到理論蓄水位來計算發電量,用2011年汛期來水過程計算設計發電量為5.01×108kWh而優化后的發電量為5.21×108kWh,優化后汛期可增發電量0.2億kwh。根據0.35元/kWh的上網電價計算,汛期直接效益700萬元。
2.3電力調度方式汛期以理論計算發電量最大為原則,結合防洪和灌溉要求,充分考慮水情預報的精度和電網的實際情況以及水庫的回蓄能力,制定以下電力調度規則:(1)6月,遇豐水年最低優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,遇豐水年最低優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,遇豐水年最低優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電力調度優化后對防洪的影響
由于電力調度優化后降低了洪水的起調水位,水庫水位每下降1m,增加防洪庫容約5000萬m3,提高了防洪標準,對上下游都極為有利。如2010年水庫遭遇到20年一遇的洪水標準,由于提前加大負荷發電,預騰庫容,增大防洪庫容8000萬m3,此次洪水過程削峰率61.12%,確保了下游的防洪安全,1999年同量級的洪水對下游造成損失約2000萬元左右,由此可見,發電優化調度后不僅增發了電量還提高了防洪能力。
4優化后的風險分析
降低汛限水位,重復利用興利庫容后的風險主要有:①提前加大負荷增加發電流量若與下游支流洪水相遇,加重了下游負擔;②洪水預報不準確,給水庫的回蓄帶來困難。根據1958-2000年歷史洪水分析,就年最大時段洪量而言1、3、5、7、15日時段洪量以防洪斷面與恰海水庫、防洪斷面支流同時遭遇程度在7.69%-12.82%之間,防洪斷面與恰海水庫的遭遇程度在58.97%-71.79%,由此可見恰海水庫洪水在地區洪水組成中占有重要地位,只要控制了恰海水庫的洪水,防洪斷面的防洪風險將會大幅降低。恰海水庫洪水到達下游支流匯合口防洪斷面的平均傳播時間約為18h,在調度過程中若遇到防洪斷面支流遭遇較大洪水,恰海水庫可以利用這18h的傳播時間完全有能力進行錯峰調度,風險(1)通過錯峰可以得到釋放。恰海水庫入庫洪水多為融雪型洪水,消融型成因的洪水過程多為復峰型,且隨氣溫的日變化而變化,洪水過程呈一日一峰的鋸齒型,洪水過程的歷時相對較長,洪量相對較大,年際間相當平穩,因此,及時場次洪水預報有偏差使水庫水位降幅較大,也可以用次日洪水給于補充。
5結語
研究表明,根據恰海水庫來水的特性,通過合理降低汛限水位,重復利用興利庫容,不僅達到了優化電力調度增發電量的目的,還對防洪起到了積極的作用。但鑒于水情的不確定性,在實際調度中要靈活把握調度原則,降低水庫運行風險,充分發揮工程的綜合效益。
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