淺析柳洪、坪頭水電站聯合調度運行

段志勇,王 晟

(四川美姑河水電開發有限責任公司,成都 611130)

文章編號：1006—2610(2015)05—0090—03

淺析柳洪、坪頭水電站聯合調度運行

段志勇,王 晟

(四川美姑河水電開發有限責任公司,成都 611130)

對美姑河流域柳洪、坪頭水電站聯合調度運行的各種影響因素以及日常聯合運行方式進行了分析，提出了柳洪和坪頭這種類型梯級電站，在四川省電網相應規則下，其應遵循的負荷運行區間、發電調度原則、不同時期的運行方式等。為美姑河流域柳洪、坪頭水電站的安全、經濟運行提供了一定的指導意見和可行方案，對同類型流域梯級水電站的聯合調度運行和前期規劃具有一定的借鑒意義。

聯合調度;柳洪水電站;坪頭水電站

1 工程概況

美姑河是金沙江下游左岸的一級支流，干流按一庫五級規劃方案進行開發，自上而下分別為牛牛壩(龍頭水庫)、瓦洛、瓦吉吉、柳洪和坪頭，目前已建成柳洪和坪頭2座水電站。

柳洪水電站采用低閘引水式開發，閘址以上集水面積2 215 km2，總庫容65萬m3，調節庫容51.5萬m3，為日調節水庫，設計水頭358 m，設計發電引用流量57 m3/s，裝機容量180 MW(3×60 MW)。坪頭水電站位于柳洪水電站下游，其水庫銜接柳洪水電站尾水，電站采用低閘引水式開發，閘址以上集水面積2 468 km2，總庫容62萬m3，調節庫容14.7萬m3，設計水頭294 m，設計發電引用流量72 m3/s，裝機容量180 MW(3×60 MW)。

柳洪和坪頭水電站均為單一發電工程，無防洪、航運、灌溉等綜合利用要求。

2 聯合調度的目的

柳洪、坪頭水電站屬于同一業主所有，均歸四川省電力公司調控中心(簡稱省調)管轄調度，已建立美姑河流域集控中心，柳洪、坪頭水電站均已納入集控中心管轄。在日常負荷調度方面，省調下達流域總的負荷給集控中心，由集控中心根據電站的具體運行情況，自行在柳洪和坪頭之間分配。

柳洪、坪頭水電站均為單一發電工程，作為聯合調度，其最大的目的就是在保證安全的前提下，獲得最大的發電效益。由于四川電網實行浮動電價，作為發電企業而言，應該關注發電收入最大化，而不能單純地關注發電量最大化。所以，聯合調度的目的是發電收入最大化。

3 影響聯合調度的因素

根據柳洪和坪頭水電站設計規定以及幾年來這兩座電站生產運行實際情況分析，影響這兩座電站聯合調度的因素主要有以下幾點。

3.1 流域來水及水庫運行方式因素

美姑河流域為雨旱2季氣候：雨季(汛期)河流來水陡漲陡落，且泥沙含量高；旱季河流來水持續減少，最少可低至幾立方米每秒。汛期兩電站分別在各自的固定沉沙水位運行，水庫無調節能力；根據設計規定，當柳洪和坪頭水電站入庫流量分別大于250 m3/s和280 m3/s或入庫含沙量大于等于7 kg/ m3時，電站分別需進行全停機避峰，并敞泄沖沙。非汛期兩電站在各自的死水位與正常蓄水位之間運行，具備一定的日調節能力。

3.2 電量構成及電價因素

目前電站發電上網電量結構主要有合同電量、留州電量、直購電量、川電外送電量等幾種，其中以合同電量為主，其他電量為輔。

不同的電量實行不同的電價政策。其中，合同電量電價在標桿電價的基礎上，全年按照豐水期、平水期和枯水期，全天按照高峰時段、平時段和低谷時段綜合進行電價浮動。全年浮動電價如表1所示。其它電量結構的電價參照合同電價靈活進行。

表1 上網標桿電價浮動表

根據運行經驗，四川電網實際用電負荷的峰、平、谷時間與電價的峰、平、谷時段存在一定的時間偏離：① 實際用電高峰主要出現在平時段；② 用電低谷主要出現在低谷時段中期和早高峰時段的前期。電站負荷的運行需配合電網的實際負荷需求，所以，在電量的時段分配上也需考慮電網實際運行需求、電價構成等因素。

3.3 水力因素

柳洪水電站尾水處于坪頭水庫庫尾，柳洪發電流量無時差傳遞至坪頭水庫。柳洪水庫位于坪頭水庫上游約15 km處，柳洪水庫下泄流量變化傳遞到坪頭水庫約需1.5 h。聯合調度時，需要按水流傳遞時間申請和調整2座電站的負荷。

在枯水期，柳洪閘首與坪頭閘首區間來水很小，平均值小于1 m3/s，而柳洪水電站機組耗水率(約為1.12 m3/kWh)小于坪頭水電站機組耗水率(約為1.38 m3/kWh)。在聯合調度時，需充分考慮這兩座電站發電負荷的匹配和時段分配，以達到流域總電量和收入最大化的目的。

3.4 水輪機運行工況因素

柳洪水電站水輪機震動運行區間為20～36 MW，優良運行區間37～60 MW，0～24 MW為低負荷區。坪頭水電站水輪機震動運行區間為15～30 MW，優良運行區間31～60 MW，0～24 MW為低負荷區。柳洪和坪頭電站水輪機的最優效率區均為40～60 MW。聯合調度時，為保證機組設備的安全、穩定運行，應使機組運行在優良運行區間(最好是在最優效率區)，避開震動區，避免長時間運行在低負荷區，以防止水輪機故障停運或磨蝕加劇。

4 聯合調度運行分析

4.1 負荷匹配分析

根據水力傳遞、耗水率和水輪機運行工況因素，對2座水電站間的負荷匹配進行分析。在絕大多數時候，柳洪水庫至坪頭水庫間的區間來水量很小。當不考慮區間來水，且坪頭水庫不作調節使用時，根據耗水率計算出柳洪和坪頭水電站負荷匹配關系，如表2所示。

由表2可知，當區間來水很小時，總負荷在1～70 MW或110～140 MW間長期運行時，柳洪或坪頭機組要進入低負荷區或震動區運行。所以推薦流域總負荷運行區間為70～110 MW和140～360 MW，盡量避開1～70 MW和110～150 MW區間運行。

4.2 汛期聯合調度分析

汛期柳洪、坪頭水電站均在沉沙水位運行，無調節能力，無法進行峰、平、谷調節。所以在汛期發電量最大化即為發電效益最大化，以“按來水實時發電，減少棄水電量”為第一原則。

表2 2座水電站負荷匹配表

當來水流量大于發電所需流量時，棄水是不可避免的。如果棄水時，2座電站均已滿負荷運行，則棄水不產生電量損失。若棄水時，2座電站總負荷未到達滿負荷運行，則將產生棄水損失電量，在此運行情況下，應首先選擇柳洪水電站進行棄水、坪頭水電站分配盡可能多負荷的運行方式。

采取該棄水運行方式主要有如下原因：① 柳洪水庫的棄水，通過河道傳遞至坪頭水庫的過程存在延時，棄水水量在河道間流動相當于坪頭水電站的動庫容，當上網負荷限制取消或流域來水減小時，棄水可以全部或部分被坪頭水電站利用，增加總發電量；② 坪頭水電站為CDM項目，坪頭水電站發電量越多，可能獲得的CDM交易收入就越多。

汛期聯合調度的原則為：按來水實時發電，柳洪水電站優先棄水，坪頭水電站優先發電。

4.3 非汛期聯合調度分析

非汛期電站具有一定的調節庫容，當來水穩定且可以較準確預測時，可以按日調節進行日常調度；當雨天來水較大時，因預測困難，電站聯合調度仍應按來水實時發電的原則進行，以免實際調度操作困難產生大量棄水損失電量。

在非汛期，柳洪水庫調節水位為1 296～1 305 m，有51.5萬m3調節庫容；坪頭水庫調節水位為910～913 m，有14.7萬m3調節庫容。當來水可預測時，考慮到預測誤差及應對某些突發情況，水庫日調節運用時應留出一定的空庫容和存水量，建議柳洪水庫在1 299～1 304 m之間運用，坪頭水庫在911～912 m之間運用，對應的運用庫容為 31.2萬m3和4.9萬m3。柳洪水電站31.2萬m3調節庫容對應柳洪電站27.9萬kWh電量、坪頭電站22.6萬kWh電量，坪頭水電站4.9萬m3調節庫容對應坪頭電站3.5萬kWh電量，流域總調蓄電量為54萬kWh。在制定流域日負荷調節調度計劃(日負荷曲線)時，應將總的調蓄電量控制在54萬kWh以內。

從峰、平、谷電價比例關系，為增加發電收入，電站應盡量發高峰電，少發低谷電；但由于四川電網在非汛期，對水電站上網電量的谷峰比例有一定的限制。所以在非汛期，電站應按照省調對谷、峰段電量最高限制比合理分配電站時段發電上網負荷，以獲得最大發電收入。根據峰、平、谷時段電價比分析可知：當谷峰段電量比為0.905∶1時，谷、峰段加權平均電價等于平段電價。所以，當谷峰比限制小于0. 905∶1時，應盡量將電量分配在峰、谷時段運行；當谷峰比限制大于0. 905∶1時，應盡量將電量分配在平時段運行。

非汛期聯合調度的主要原則：日調蓄電量不超過54萬kWh，根據谷峰比限制，按加權平均電價最高安排時段發電量。

5 結 語

柳洪、坪頭水電站聯合調度運行工作，也需隨電站實際運行經驗的積累，不斷地進行完善和補充。隨著美姑河流域上游電站，特別是龍頭水庫的建設和投運，梯級流域電站的聯合調度以及經濟運行將是日常生產活動中較重要的一項工作。本文所述的柳洪、坪頭2座電站的聯合調度分析，可以為同類型梯級電站的聯合調度運行和前期規劃提供一定的借鑒意義。

[1] 中國水電顧問集體成都勘測設計研究院.四川美姑河柳洪水電站設計運行說明書[R].中國水電顧問集體成都勘測設計研究院,2007.

[2] 中國水電顧問集體成都勘測設計研究院.四川美姑河坪頭水電站設計運行說明書[R].中國水電顧問集體成都勘測設計研究院,2011.

[3] 華電電力科學研究院.水電站經濟運行及評價[M].北京：中國水利水電出版社，2012.

[4] 武世峰.論喜河水庫優化調度方式[J].西北水電，2012，(6)：33-36.

Study on Combined Dispatching Operation of Lihong and Pingtou Hydropower Stations

DUAN Zhi-yong, WANG Sheng

(Sichuan Meigu River Hydropower Development Co., Ltd., Chengdu 611130，China)

Both influencing factors and routine combined operation modes of the combined dispatching operation of Liuhong and Pingtou Hydropower Stations in Meigu River catchment are analyzed. The load operation range, dispatching principles and the operation modes, which shall be followed in the corresponding rules of the Sichuan power grid, in different periods of such cascade hydropower stations as Liuhong and Pingtou Hydropower Stations are proposed. They provide not only the safety and economic operation of Liuhong and Pingtou Hydropower Stations in the Meigu River catchment with guidance and feasible scheme but also the combined dispatching operation and planning of the cascade hydropower stations in the similar catchment with reference.Key words:combined dispatching; Liuhong Hydropower Station; Pingtou Hydropower Station

2015-03-10

段志勇(1983- )，男，湖南省資興市人，工程師，主要從事水電站生產運行工作.

TV737

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.05.026