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水電站汛期電力調(diào)節(jié)研究論文
1概述
恰海水電站是以灌溉為主,兼顧防洪與發(fā)電的綜合性大型水利樞紐,是典型的省網(wǎng)直調(diào)電廠,在電網(wǎng)中承擔(dān)系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)峰、事故備用任務(wù),主汛期基本按徑流發(fā)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(diào)度使得“水”“機(jī)”很難有機(jī)兼顧,水力發(fā)電企業(yè)缺乏一定的靈活度,難以根據(jù)來水的變化對(duì)機(jī)組運(yùn)行方式、負(fù)荷進(jìn)行合理的組合與分配,不能將灌溉、發(fā)電、防洪有機(jī)的結(jié)合,本文主要從合理利用汛期水量的角度出發(fā),通過降低汛限水位,重復(fù)利用興利庫容的方法,對(duì)汛期電力的調(diào)度模式進(jìn)行了研究。
2電力調(diào)度優(yōu)化研究
2.1問題概化恰海水庫運(yùn)行初期,按照設(shè)計(jì)的調(diào)度規(guī)則,主汛期嚴(yán)格按照汛限水位控制,電站基本按徑流發(fā)電,由于水位控制比較嚴(yán)格,入庫流量超過機(jī)組滿發(fā)所需流量時(shí),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(yùn)行表明,汛期平均棄水量占來水量的34%,尤其在主汛期連續(xù)棄水時(shí)間較長(zhǎng),來水偏豐年,月棄水時(shí)間達(dá)到了20d,水量利用率較低,造成水資源極大的浪費(fèi),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(yùn)行,這種調(diào)度模式的弊病是在水庫來水量大于機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電流量時(shí),水庫被迫棄水,如何利用動(dòng)態(tài)汛限水位對(duì)水庫徑流調(diào)節(jié)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(fù)利用興利庫容水庫保持汛限水位運(yùn)行,在出現(xiàn)理論棄水前加大機(jī)組出力將水庫水位消落,利用消落水量可以增加發(fā)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(fā)的電量,可以在一定時(shí)間內(nèi)抵償水頭變小引起的電量損失,在這段時(shí)間內(nèi)將水庫回蓄到汛限水位,就可以達(dá)到利用棄水量多發(fā)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(shí),水庫水量利用率最高。將恰海電站按照每隔一米為一個(gè)梯度計(jì)算蓄能電量-發(fā)電流量-抵償時(shí)間關(guān)系(見表1)。從表1可以看出,水位消落越低,抵償時(shí)間越短,由于恰海水庫在來水超過440m3/s時(shí),汛期按照徑流發(fā)電時(shí)就發(fā)生棄水,當(dāng)發(fā)電流量不大于440m3/s時(shí),其抵償時(shí)間均大于125d,也就是說水庫在降低到911m運(yùn)行后在回蓄到995m的125d時(shí)間內(nèi),不會(huì)因?yàn)樗^的減小而使電量損失,根據(jù)幾年的運(yùn)行情況分析,即使在2008年枯水年,水庫持續(xù)棄水的時(shí)間也在20d左右,這為水庫的回蓄創(chuàng)造了條件。實(shí)際應(yīng)用中預(yù)報(bào)有洪水時(shí),當(dāng)水位高于最佳消落水位時(shí)加大機(jī)組出力將水位降到理論蓄水位來計(jì)算發(fā)電量,用2011年汛期來水過程計(jì)算設(shè)計(jì)發(fā)電量為5.01×108kWh而優(yōu)化后的發(fā)電量為5.21×108kWh,優(yōu)化后汛期可增發(fā)電量0.2億kwh。根據(jù)0.35元/kWh的上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算,汛期直接效益700萬元。
2.3電力調(diào)度方式汛期以理論計(jì)算發(fā)電量最大為原則,結(jié)合防洪和灌溉要求,充分考慮水情預(yù)報(bào)的精度和電網(wǎng)的實(shí)際情況以及水庫的回蓄能力,制定以下電力調(diào)度規(guī)則:(1)6月,遇豐水年最低優(yōu)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(yōu)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(yōu)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(diào)度優(yōu)化后對(duì)防洪的影響
由于電力調(diào)度優(yōu)化后降低了洪水的起調(diào)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(biāo)準(zhǔn),對(duì)上下游都極為有利。如2010年水庫遭遇到20年一遇的洪水標(biāo)準(zhǔn),由于提前加大負(fù)荷發(fā)電,預(yù)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(jí)的洪水對(duì)下游造成損失約2000萬元左右,由此可見,發(fā)電優(yōu)化調(diào)度后不僅增發(fā)了電量還提高了防洪能力。
4優(yōu)化后的風(fēng)險(xiǎn)分析
降低汛限水位,重復(fù)利用興利庫容后的風(fēng)險(xiǎn)主要有:①提前加大負(fù)荷增加發(fā)電流量若與下游支流洪水相遇,加重了下游負(fù)擔(dān);②洪水預(yù)報(bào)不準(zhǔn)確,給水庫的回蓄帶來困難。根據(jù)1958-2000年歷史洪水分析,就年最大時(shí)段洪量而言1、3、5、7、15日時(shí)段洪量以防洪斷面與恰海水庫、防洪斷面支流同時(shí)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(qū)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(fēng)險(xiǎn)將會(huì)大幅降低。恰海水庫洪水到達(dá)下游支流匯合口防洪斷面的平均傳播時(shí)間約為18h,在調(diào)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(shí)間完全有能力進(jìn)行錯(cuò)峰調(diào)度,風(fēng)險(xiǎn)(1)通過錯(cuò)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(fù)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(shí)相對(duì)較長(zhǎng),洪量相對(duì)較大,年際間相當(dāng)平穩(wěn),因此,及時(shí)場(chǎng)次洪水預(yù)報(bào)有偏差使水庫水位降幅較大,也可以用次日洪水給于補(bǔ)充。
5結(jié)語
研究表明,根據(jù)恰海水庫來水的特性,通過合理降低汛限水位,重復(fù)利用興利庫容,不僅達(dá)到了優(yōu)化電力調(diào)度增發(fā)電量的目的,還對(duì)防洪起到了積極的作用。但鑒于水情的不確定性,在實(shí)際調(diào)度中要靈活把握調(diào)度原則,降低水庫運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn),充分發(fā)揮工程的綜合效益。
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