何丹心

（嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

嘉陵江亭子口水利樞紐電站優(yōu)化運行的探討

何丹心

（嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪 628400）

嘉陵江亭子口水利樞紐電站裝機容量為1 100 MW，多年平均最大發(fā)電量為31.75億kW·h，亭子口水利樞紐根據(jù)上游梯級電站水庫的特性進行科學(xué)調(diào)度研究，提出優(yōu)化機組經(jīng)濟運行和充分發(fā)揮樞紐工程公益性功能等的重要意義，本文主要對嘉陵江亭子口水利樞紐水庫及發(fā)電機組優(yōu)化運行調(diào)度進行探討。

亭子口水利樞紐；科學(xué)調(diào)度；優(yōu)化運行；公益性功能

0　簡述

嘉陵江亭子口水利樞紐位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，下距蒼溪縣城約15 km，是嘉陵江干流開發(fā)中唯一的控制性骨干工程，也是國務(wù)院確定的完善長江防洪體系的6大防洪水庫工程之一，開發(fā)任務(wù)以防洪、灌溉及城鄉(xiāng)供水、發(fā)電為主，兼顧航運，并具有攔沙減淤等綜合利用效益，屬準公益性項目。亭子口水利樞紐工程等級為Ⅰ等，工程規(guī)模為大（1）型，通航建筑物為2×500 t級，裝機容量為4×275MW，額定轉(zhuǎn)速為100 r/min的水輪發(fā)電機組，單機過流量為424.6m3/s；總庫容為40.67億m3，具有年調(diào)節(jié)庫容，多年平均發(fā)電量為31.75～29.51億kW·h，可灌溉農(nóng)田292.14萬畝；是四川電網(wǎng)的直調(diào)骨干電廠，承擔(dān)著四川電網(wǎng)的調(diào)峰、調(diào)頻任務(wù)。目前嘉陵江上游梯級水電站群已由碧口電站、寶珠寺電站、亭子口水利樞紐三大控制性水庫為骨干的電站組成，三大控制性水庫可分別對白龍江上游、中游和下游水能資源進行充分調(diào)節(jié)。按照“以水定電”的原則，亭子口水利樞紐受到長江水利委員會和四川省電力公司的雙重調(diào)度，水利樞紐的社會效益（水調(diào)）優(yōu)于發(fā)電效益（電調(diào)）。

1　開展優(yōu)化運行的必要性

隨著我國電力市場改革的深入和“按質(zhì)定價”政策的實施，在“廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)”的電力市場運營機制下，電能作為一種特殊的商品，其價格必然受市場供求關(guān)系的影響，從而影響一家發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟效益；在川、渝電網(wǎng)并入華中電網(wǎng)后，水力發(fā)電上網(wǎng)的電價都有上漲空間，目前水電站的生產(chǎn)運行管理呈現(xiàn)了以下新的特點：

（1）上網(wǎng)電價浮動變化大，在一年中有豐水期電價和枯水期電價，所以以發(fā)電量最大為目標的優(yōu)化調(diào)度結(jié)果不一定能保證發(fā)電企業(yè)的效益最大化。

（2）影響優(yōu)化運行的因素增多，水電站不僅要考慮上游庫區(qū)來水和下游電站庫區(qū)的情況、水電站機組設(shè)備安全情況，還要考慮市場需求對負荷過程及電價的影響。

（3）運行管理的實時性要求增強，隨機多變的來水條件和變化不定的市場需求都要求水電站不斷的根據(jù)實際情況調(diào)整機組和水庫的運行方式。

2　開展優(yōu)化運行的要求

2.1在“以水定電”的原則下，做好水調(diào)和電調(diào)之間

的優(yōu)化銜接

由于亭子口水利樞紐社會意義的重要性，必須堅持以“以水定電”和“公益性效益優(yōu)先”的原則，實行“優(yōu)化調(diào)度、經(jīng)濟運行”的方針，協(xié)調(diào)做好水調(diào)和電調(diào)之間的關(guān)系紐帶，始終密切加強對上游水位、來水流量的監(jiān)視，積極向水調(diào)部門反饋機組運行情況和下泄流量的變化情況，運行各值在值班期間密切注意機組出力、下泄流量變化，實時了解掌握水利樞紐運行情況；及時準確的向省電力調(diào)度中心反映上游來水實際情況和發(fā)電狀況，積極聯(lián)系省調(diào)值班員控制調(diào)整機組出力，并適時聯(lián)系省調(diào)開停機組。

2.2分析整理歷史數(shù)據(jù)資料，為做好樞紐優(yōu)化運行打好基礎(chǔ)

開展優(yōu)化運行工作，首先重視水利樞紐優(yōu)化運行的工作，積極開展水利樞紐優(yōu)化經(jīng)濟運行研究的資料收集整理、分析，堅持設(shè)備隱患排查常態(tài)化，確保設(shè)備的完好率和可用率；合理的利用上網(wǎng)電價的峰平谷制度；研究當(dāng)前情況下最優(yōu)的峰谷電量比；分析繪制機組最優(yōu)出力曲線圖；分析機組效率與水頭關(guān)系曲線；研究機組開、停機組合方案；分析不同季節(jié)、不同時期的水情、電量負荷資料，認真分析、尋找規(guī)律，為完成每日發(fā)電量及峰谷比例要求提供可靠的資料支持。

3　開展優(yōu)化運行的基本條件

3.1安全生產(chǎn)是優(yōu)化運行的前提

任何企業(yè)的經(jīng)濟效益都是建立在安全生產(chǎn)基礎(chǔ)上的，沒有安全生產(chǎn)，經(jīng)濟效益就失去意義。經(jīng)常事故停運的機組談不上安全運行和經(jīng)濟運行，設(shè)備良好的健康水平及檢修質(zhì)量是機組安全運行的前提。

3.2完善的技術(shù)管理制度是優(yōu)化運行的保證

設(shè)置專門的技術(shù)管理機構(gòu)，全權(quán)負責(zé)跟蹤、收集、分析、研究樞紐優(yōu)化運行情況、資料，了解樞紐技術(shù)經(jīng)濟指標的現(xiàn)狀，分析經(jīng)濟指標變化原因，及時出臺有效的技術(shù)方案和措施并嚴格執(zhí)行，保證水利樞紐始終處于良好的經(jīng)濟運行狀況。

3.3高素質(zhì)員工隊伍是優(yōu)化運行的關(guān)鍵

員工是提高水利樞紐經(jīng)濟運行的關(guān)鍵主體。建立公正合理的競爭激勵機制，為員工提供向上發(fā)展的有利空間，充分發(fā)揮員工的主觀能動性和創(chuàng)造力，不斷培養(yǎng)高凝聚力、高素質(zhì)的員工隊伍對于企業(yè)提高經(jīng)濟性工作有著至關(guān)重要的推動作用。

4　開展“優(yōu)化運行”需研究的內(nèi)容

水電站優(yōu)化運行研究包括3個方面的內(nèi)容：廠內(nèi)運行設(shè)備的優(yōu)化運行，短期內(nèi)的優(yōu)化運行，中長期優(yōu)化運行。廠內(nèi)運行設(shè)備的優(yōu)化運行包括水輪發(fā)電機組在高效率區(qū)運行、輔機設(shè)備的優(yōu)化運行；短期運行是要求科學(xué)的水利樞紐調(diào)度；中長期優(yōu)化運行要求做好梯級電站群氣象、水情、徑流的預(yù)報。這三者之間既是相互聯(lián)系、相互影響、相互制約成為一個整體，但卻又相對獨立；從理論研究上講，研究內(nèi)容應(yīng)先從廠內(nèi)優(yōu)化、短期優(yōu)化、再中長期優(yōu)化的順序進行，而結(jié)合水電站實際情況研究可以按長期、短期、廠內(nèi)的順序進行。

4.1廠內(nèi)設(shè)備的優(yōu)化經(jīng)濟運行

嘉陵江亭子口水利樞紐廠內(nèi)設(shè)備的優(yōu)化運行應(yīng)遵循以水定電的準則來開展，如何利用有限的流量多發(fā)電，保持機組狀態(tài)效率最高呢？首先是確保機組的零缺陷及避開振動區(qū)運行，其次才能進行機組的優(yōu)化運行。廠內(nèi)設(shè)備的優(yōu)化運行，也稱實時調(diào)度（即逐小時經(jīng)濟運行），是根據(jù)水電站的日負荷計劃或即將面臨的負荷預(yù)測資料，事先進行機組啟、停最優(yōu)化計算，確定改變工作機組組合的合理性，使機組的啟、停次序按最優(yōu)化準則進行，并根據(jù)負荷等因素的實際變化，進行各機組負荷的調(diào)整，即廠內(nèi)設(shè)備優(yōu)化運行是研究水電站在給定條件下廠內(nèi)工作機組最優(yōu)臺數(shù)的組合及啟停次序的確定、機組間負荷的最優(yōu)分配，即廠內(nèi)最優(yōu)運行方式制定和實現(xiàn)的有關(guān)問題。概括起來就是：尋求在研究時期（一般為1 d）及其中各時段（刻），在已知條件下使所采用的優(yōu)化準則達到極值的水電站工作機組的最優(yōu)臺數(shù)、組合及系統(tǒng)分配的有功負荷和無功負荷在各機組間的最優(yōu)分配。

4.2短期內(nèi)的優(yōu)化運行

為了提高供電的可靠性和節(jié)約備用機組的發(fā)電容量，電力系統(tǒng)越來越趨向于大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行；隨著大電網(wǎng)越來越復(fù)雜，受計算機容量和計算速度的限制，全電網(wǎng)的經(jīng)濟運行就不可能考慮得面面俱到。亭子口水利樞紐上游電站的碧口和寶珠寺同屬長江上游水庫群聯(lián)合調(diào)度大型骨干水庫，防汛及水量調(diào)度均由長江防汛抗旱總指揮統(tǒng)一調(diào)度，短期內(nèi)的優(yōu)化運行更有利于協(xié)調(diào)統(tǒng)籌、聯(lián)合調(diào)度，目前碧口和寶珠寺已建立聯(lián)合協(xié)調(diào)調(diào)度的基礎(chǔ)；同時，亭子口水利樞紐電站、寶珠寺電站同屬四川電網(wǎng)直調(diào)，也更便于電力調(diào)度協(xié)調(diào)。

亭子口水利樞紐電站、寶珠寺電站、碧口電站（有一回220 kV送四川線路）負荷的分配目前都由四川電網(wǎng)調(diào)度中心統(tǒng)一進行，短期（周、日）優(yōu)化運行的主要任務(wù)，即將中長期經(jīng)濟運行所分配的負荷，能在本時段內(nèi)更短的時間段（日、小時）進行合理分配，制定出電站短期內(nèi)機組的最優(yōu)運行方式，即確定出短期內(nèi)電站逐日、逐小時的負荷分配和運行狀態(tài)，在滿足電網(wǎng)負荷要求下，快速準確地完成水庫群短期（日）聯(lián)合經(jīng)濟調(diào)度及其電站負荷的分配，以各級水電站總耗水量最小、發(fā)電量最大為準則。

4.3中長期的優(yōu)化運行

亭子口水利樞紐中長期的優(yōu)化運行主要是對梯級電站群（碧口電站～寶珠寺電站～亭子口水利樞紐）的聯(lián)合調(diào)度研究，研究嘉陵江中上游水文氣象特性、洪水組成特性、嘉陵江中上游梯級水庫群的運行規(guī)律、水庫群間相互聯(lián)系、相互影響、互補等關(guān)系，研究白龍江碧口水庫的入庫斷面以下至嘉陵江匯合斷面內(nèi)的河段和亭子口水利樞紐入庫斷面至壩址斷面處河段；研究不同時間尺度下（月/旬/周/日）的梯級電站入庫徑流預(yù)報、聯(lián)合調(diào)度模式下梯級電站間負荷分配方式、不同時間尺度（月/旬/周/日）的亭子口水利樞紐電站發(fā)電預(yù)計劃編制、亭子口水利樞紐協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)開發(fā)等內(nèi)容

根據(jù)梯級電站群水情實時數(shù)據(jù)和梯級電站入庫徑流預(yù)報結(jié)果，滿足中長期各樞紐水庫電站徑流調(diào)度技術(shù)指標、各水庫邊界條件、上下游綜合用水要求、系統(tǒng)給定樞紐電站特性負荷及其調(diào)峰出力和水調(diào)的要求，以滿足流域水資源調(diào)度和河流生態(tài)健康為目標的調(diào)度，以達到水利樞紐電站和電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行的目的。

5　結(jié)束語

嘉陵江亭子口水利樞紐水庫的優(yōu)化調(diào)度運行工作還在進一步探索和研究當(dāng)中，目前亭子口水利樞紐已安排專門的項目研究上游梯級電站庫群的優(yōu)化調(diào)度，爭取早日開發(fā)出樞紐協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)白龍江、嘉陵江梯級電站群的優(yōu)化運行，爭取更大的社會效益和經(jīng)濟效益。

TV737

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1672-5387（2016）11-0054-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.11.020

2016-07-28

何丹心（1971-），男，注冊一級建造師/高級技師，從事水電站水輪發(fā)電機組設(shè)備的運行、維護和檢修管理工作。