竇學(xué)剛

（雅礱江流域水電開發(fā)有限公司集控中心，四川 成都 610051）

1 引言

桐子林水電站，距上游二灘水電站18 km，距雅礱江與金沙江匯合口15 km，是雅礱江水電基地最末一個(gè)梯級(jí)電站，是國(guó)家西部大開發(fā)戰(zhàn)略的標(biāo)志性工程。電站裝機(jī)4臺(tái)15萬(wàn)kW機(jī)組，總?cè)萘繛?0萬(wàn)kW，與上游錦屏一級(jí)、二灘水庫(kù)聯(lián)合運(yùn)行設(shè)計(jì)枯水年枯水期平均出力22.7萬(wàn)kW，多年平均發(fā)電量29.75億kW·h。

桐梓林電廠屬于低水頭大流量的徑流式電站，并且承擔(dān)電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻功能。長(zhǎng)期運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，桐梓林電廠在AGC控制模式下運(yùn)行后，水庫(kù)水位極易陡漲陡落，給水庫(kù)運(yùn)行及電站下游人員安全帶來(lái)安全風(fēng)險(xiǎn)。近幾年，隨著政府部門防汛管理職責(zé)的進(jìn)一步細(xì)化，對(duì)電站水庫(kù)水位變化、電站下泄流量變化的監(jiān)視控制都提出了更嚴(yán)格的要求。特別是對(duì)電站下泄流量的預(yù)警時(shí)間要求嚴(yán)格。怎樣在自動(dòng)發(fā)電控制模式下為電網(wǎng)提供最大的調(diào)節(jié)能力和備用容量，控制水庫(kù)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)成為了實(shí)時(shí)調(diào)度過(guò)程中的一大難題。

2 桐梓林電廠水庫(kù)概況

桐梓林電廠為徑流式電站，大壩為混凝土重力壩，桐子林水電站水庫(kù)最大壩高66.63 m，壩頂長(zhǎng)度468.7 m，正常蓄水位為1 015 m，總庫(kù)容0.912億m3，水庫(kù)具有日調(diào)節(jié)性能力。壩址位于二灘電廠下游18 km。與上游二灘電廠分屬國(guó)調(diào)西南分中心和調(diào)度調(diào)度。桐梓林電廠在設(shè)計(jì)之初時(shí)按照與二灘電廠基本同步調(diào)峰方式運(yùn)行，但是因電網(wǎng)的不斷發(fā)展二灘與若水兩個(gè)電站目前在實(shí)時(shí)運(yùn)行過(guò)程中沒有嚴(yán)格的保持同步運(yùn)行，造成水庫(kù)水位控制難度非常大。調(diào)節(jié)系數(shù)β=0.146/600=0.025%

表1 桐梓林電廠庫(kù)容及發(fā)電能力特性曲線

3 桐梓林電廠AGC概況

桐梓林電廠AGC屬于AGVC系統(tǒng)的一部分，由南瑞公司提供。AGVC系統(tǒng)集成于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，屬于監(jiān)控系統(tǒng)高級(jí)運(yùn)算功能，不需要獨(dú)立的硬件設(shè)備。AGC調(diào)節(jié)權(quán)限分為廠站設(shè)值權(quán)、集控設(shè)值權(quán)、調(diào)度設(shè)值權(quán)。自2020年1月15日以來(lái)，桐梓林電廠AGC系統(tǒng)投入調(diào)度側(cè)控制，有調(diào)度下發(fā)設(shè)定值。AGC可以實(shí)現(xiàn)全廠機(jī)組按照調(diào)度下發(fā)的總有功設(shè)定值、有功曲線自動(dòng)發(fā)電控制，機(jī)組間的分配原則為平均分配。

2020年1月，桐梓林電廠按照調(diào)度要求，參與AGC輔助服務(wù)市場(chǎng)試運(yùn)行，AGC系統(tǒng)正式投入調(diào)度側(cè)遠(yuǎn)方閉環(huán)控制。AGC投入調(diào)度遠(yuǎn)方控制以來(lái)各功能運(yùn)行正常，調(diào)度下發(fā)各出力能及時(shí)跟蹤到位，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。但是在負(fù)荷控制外，也使得電廠運(yùn)行的安全問題不斷的凸顯。

4 桐梓林電廠泄洪預(yù)警條件

按照當(dāng)前流量以及擬增減流量的大小來(lái)決定是否預(yù)警，當(dāng)達(dá)到以下條件時(shí)需要提前40 min預(yù)警：

基礎(chǔ)流量＜2 000 m3/s，啟閉泄洪閘增減流量≥663 m3/s (尾水位漲落約0.9 m)。

2 000 m3/s≤基礎(chǔ)流量＜4 000 m3/s，啟閉泄洪閘增減流量≥829 m3/s (尾水位漲落約1.1 m)。

基礎(chǔ)流量≥4 000 m3/s，啟閉泄洪閘增減流量≥1 657 m3/s (尾水位漲落約1.5 m)。

5 桐梓林電廠AGC投入調(diào)度側(cè)運(yùn)行后的風(fēng)險(xiǎn)與控制策略

桐梓林電廠AGC投入調(diào)度側(cè)運(yùn)行后，調(diào)度按照系統(tǒng)需要即向桐梓林電廠AGC下發(fā)設(shè)定值執(zhí)行。調(diào)度實(shí)時(shí)下發(fā)全廠出力值直接導(dǎo)致實(shí)時(shí)調(diào)度過(guò)程無(wú)法準(zhǔn)確把控電站未來(lái)時(shí)間負(fù)荷大小、變化幅度、變化速度，特別是在汛期上游安寧河來(lái)水存在不確定性，更是增加實(shí)時(shí)安全調(diào)度難度，并且下游水位也會(huì)因?yàn)橥╄髁蛛姀S的負(fù)荷大幅波動(dòng)造成下游水位陡漲陡落威脅人員的安全（某日負(fù)荷大幅波動(dòng)下水庫(kù)水位如圖1）。

圖1 某日桐子林壩前水位

圖1 中顯示，當(dāng)日水位最低為1 010.41 m，低于死水位1 012 m，運(yùn)行在排沙水位。在4.5 h后水位快速漲至1 014.25 m。平均每小時(shí)漲幅為0.86 m，占可安全調(diào)節(jié)水位（1 014.5-1 012=2.5 m）的34.4%，即在運(yùn)行過(guò)程中按照當(dāng)時(shí)水位上漲速度2.9 h即可從死水位漲至開閘泄水水位。

圖2 桐子林全廠有功

其具體風(fēng)險(xiǎn)有以下幾點(diǎn)：

（1）下游河道水位陡漲陡落風(fēng)險(xiǎn)：AGC運(yùn)行下，汛期桐梓林電廠參與攀西地區(qū)風(fēng)光水互補(bǔ)調(diào)度運(yùn)行，日計(jì)劃曲線或?qū)崟r(shí)負(fù)荷調(diào)整存在“陡漲陡落”的特點(diǎn)，導(dǎo)致下游水位陡漲陡落安全風(fēng)險(xiǎn)；因來(lái)水突然變化，緊急泄洪閘門操作導(dǎo)致下游水位陡漲陡落安全風(fēng)險(xiǎn)。相應(yīng)應(yīng)對(duì)策略見表2。

表2 應(yīng)對(duì)策略

（2）泄洪閘門操作預(yù)警時(shí)間不足風(fēng)險(xiǎn)：汛期AGC運(yùn)行下，主要通過(guò)調(diào)整泄洪閘門方式控制水庫(kù)水位，因?qū)崟r(shí)來(lái)水或負(fù)荷突然大幅度變化，導(dǎo)致緊急調(diào)整泄洪閘門預(yù)警時(shí)間無(wú)法滿足防洪預(yù)警提前40 min通知的要求，存在很大的安全隱患。相應(yīng)應(yīng)對(duì)策略見表3。

表3 應(yīng)對(duì)策略

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水利設(shè)施特性制作了執(zhí)行棄水操作決策參考表，供實(shí)時(shí)調(diào)度人員在工作中參考使用。

表4 執(zhí)行棄水操作決策參考表（水位上漲）

表5 執(zhí)行退出AGC運(yùn)行水位/流量差決策條件對(duì)應(yīng)表4（水位下降）

（3）水位突破死水位風(fēng)險(xiǎn)：在來(lái)水較發(fā)電流量小很多時(shí)，如來(lái)水枯期或者汛期來(lái)水較少時(shí)，水庫(kù)水位會(huì)快速下降，此時(shí)泄洪閘門已全關(guān)，無(wú)法繼續(xù)通過(guò)調(diào)整泄洪閘門方式控制水位，持續(xù)發(fā)展將導(dǎo)致水庫(kù)水位低于死水位造成水工建筑被沖刷破壞或機(jī)組吸入砂石被破壞的風(fēng)險(xiǎn)。相應(yīng)應(yīng)對(duì)策略見表6。

表6 應(yīng)對(duì)策略

6 結(jié)論

就當(dāng)前桐梓林電廠投入AGC后的實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，在來(lái)水枯期電站的水位控制完全依賴調(diào)度AGC下發(fā)的負(fù)荷大小，實(shí)際能采取的保證安全的措施幾乎都是對(duì)未來(lái)負(fù)荷不確定條件下的后補(bǔ)解決方法，不能對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行根本上的預(yù)控。但是通過(guò)兩年多的運(yùn)行情況來(lái)看，桐梓林電廠水位控制均在安全范圍內(nèi)，未發(fā)生安全事故，各預(yù)控措施效果較好。