甲米河流域水库调度运行模式探究

王 威

(四川盐源甲米河水电开发有限公司，四川盐源，615700)

目前梯级水电站联合调度管理模式在国外已得到成功应用，各种相关技术也已非常成熟，有些流域水电站群实行异地远程集中控制调度〔1〕。四川电网调度中心目前按照国家节能发电调度的要求，正在积极探索中小流域梯级水电站的调度权改革试点，将中小流域梯级水电站的调度权委托给流域水电开发公司的集中控制中心，电网只下达总负荷，流域梯调中心根据河流梯级水电站特点，进行梯级水电站和机组间的负荷分配和调度控制。本文结合小流域梯级电站联合调度的有利条件及必要性，介绍甲米河水电站水库的调度模式。

1 小流域梯级水电站联合调度的有利条件

1.1 国家节能发电调度政策支持

流域梯级水电站联合调度管理模式的推行顺应了国家节能发电调度政策的要求，《节能发电调度办法(试行)》明确规定:“对流域梯级水电厂，应积极开展水库优化调度和水库群的优化调度，合理运用水库蓄水”。

1.2 已有梯级电站联合调度取得的效益和经验

流域梯级水电站联合调度已经在国内外取得了显著的效益，法国电力公司以及国内湖北清江水电开发有限责任公司、贵州省乌江水电开发有限责任公司都对各自流域梯级水电站实行了联合调度。实践表明，梯级水电站联合调度通过上下游水库补偿调节作用，大幅度提高梯级电站保证出力、年平均发电量、枯期发电量，显著增加梯级电站经济效益，提高电能质量。此外，先进集控系统的采用，还能提高工作效率和调度指令执行的准确率，增强电网的安全稳定运行能力。

1.3 装机规模不大，实施联合调度相对容易

一般情况下，小流域梯级水电站装机规模相对较小，整个梯级联合出力占电网总出力相对较小，调度灵活，系统在技术上实施起来相对容易;对系统潮流分布和系统稳定影响很小，便于实施梯级集中控制，在梯级内部优化分配负荷;可以通过梯级电站间出力分配调整，提高电力送出质量。

1.4 单一开发主体有利于联合调度实施

未来水电参与竞价上网，不同业主的梯级水电站是独立参与市场竞争，其报价内容作为商业机密而不对外公开，因而下游水电站难以准确地估计自身各报价时段的发电能力，不能很好地制定负荷曲线。另外，如果上游电站竞价上网成功，而下游水电站不成功，在下游水位已经接近正常蓄水位的情况下，可能发生弃水，这与充分利用水资源的原则是相违背的。因此，单一开发主体情况下，将所有机组合并成一台模拟报价机组，进行竞价上网，然后把申请负荷按照一定的准则(如能耗量最小)进行厂间、厂内优化分配〔2〕。

1.5 自动化系统为联合调度提供了可靠的技术保障

要实现梯级电站的水电联合优化调度管理，先进的自动化设备是基础，梯级联合调度综合自动化系统(监控系统)、水情测报系统、水调自动化系统和通讯系统是实现“流域调度”的关键子系统。目前国内外在这些方面技术已经相当发达，为流域梯级水电站联合运行的实施提供了可靠的技术保障。

2 小流域梯级水电站联合调度的必要性

2.1 电站间水力电力紧密联系的必然要求

流域梯级水电站间具有紧密的水力联系和电力联系，各水电站发电效益受上游水电站的影响较大，下游水电站的调度用水及发电水头直接受上游水电站的制约。若梯级各水电站单独运行，一方面使得梯级整体水能利用率较低;另一方面，导致水库无益弃水，造成大量弃水电量，经济效益低下。

2.2 实现综合效益最大化的需要

开展梯级电站联合调度，通过龙头水库较大的调节性能增加下游河段枯期水量，从而减少对环境的影响。另一方面，开展梯级水电站联合调度，可增加年发电量，增大流域电站机组的保证出力。除此之外，梯级水电站开展联合调度，利用水库群对洪水的错峰、削峰能力，可以提高梯级电站水工建筑物自身及下游地区的防洪能力〔3〕。

3 甲米河水电站水库调度模式

3.1 甲米河流域开发概况

甲米河发源于盐源县大坡蒙古族乡境内的锦屏山南侧，海拔4393m，由北向南流，经大河等地，至干海折向西南流，过梅雨、博大至盐塘附近转向西北流，经卡坝、甲米，在沙拉地附近汇入左岸支流——永宁河及巴基河，汇合后称卧罗河，折向东北流，与左岸支流——理塘河汇合后称小金河，经列瓦、瓜别，在盐源县甲沙附近注入雅砻江。

甲米河流域支流密布，水系呈树枝状发育，流域地处四川西南山区，河谷蜿蜒于山谷之中，河道较窄，河道内沙滩、沙洲、卵砾石、漫滩相间分布，水流湍急。流域内森林较少，森林覆盖率约30%，植被较差。出露岩层主要有石英砂岩、粉砂岩及灰岩，还有少量玄武岩和页岩等出露。流域内土质松散，岩层破碎，水土流失严重。流域内主要是盐源盆地，农耕较发达，人类活动较频繁。

甲米一级水电站位于盐源县境内的盐塘河干流上，为一引水式电站。甲米一级电站利用落差102.65m，引水隧洞长 10999m，正常蓄水位2157.3m，死水位2154.3m，调节库容52.4万m3，总库容95.7万m3。电站装机容量3×12MW，电站额定水头90m，单机额定引用流量15.15m3/s。

甲米二级水电站系盐源县甲米河卡坝至沙拉地河段水电规划的第二级水电站，位于盐源县境内甲米河下游干流上。甲米二级电站利用落差68.3m，引水隧洞长 5144.4m，正常蓄水位2054.4m，死水位2053.4m、调节库容26.3万m3。电站装机容量3×8MW，电站额定水头61.5m，单机额定引用流量15.27m3/s。

3.2 甲米河水库调度

3.2.1 甲米一级水库调度

甲米一级水电站具有日调节能力，根据来水情况的不同运行方式也不同。

平、枯水期(11月～翌年5月)，甲米河一级水电站进行日调节，平、枯水期水库在死水位与正常蓄水位之间运行，并按系统要求调峰。

汛期6～10月份，水库可维持在正常蓄水位2155.3m运行，当入库流量小于引用流量45.45m3/s时，可不开启泄洪、冲沙闸门，来水全部用于发电;当入库流量为45.45m3/s～300m3/s时，电站可按最大引用流量发电，并根据坝前泥沙淤积情况，利用低谷时段局部开启泄洪冲沙闸不定期进行冲沙;当入库流量大于300m3/s时，电站不再发电，泄洪冲沙闸全部开启敞泄，电站停机避峰。每年冲沙历时约3d。

3.2.2 甲米二级水库调度

甲米二级水电站具有日调节能力，根据来水情况的不同运行方式也不同。

平、枯水期(11月～翌年5月)，甲米河二级水电站进行日调节，平、枯水期水库在正常蓄水位2054.4m与死水位2053.4m之间运行，并按系统要求调峰。

汛期6～10月份:当入库流量小于引用流量45.8m3/s时，水位控制在正常蓄水位运行，泄洪闸、冲砂闸全关、进水口闸门全关，来水全部用于发电;当入库流量大于引用流量45.8m3/s而小于110m3/s时，闸前水位控制在正常蓄水位运行，除去发电引用流量外首先利用冲沙闸调节库水位，保持库水位在正常蓄水位运行;当入库洪水大于110m3/s而低于250m3/s时，降低水库水位至汛期死水位运行，并利用满足发电后的弃水排泄水库泥沙，保证电站进水口前“门前清”，以保持水库的调节库容;当入库流量大于250m3/s时，泄洪冲沙闸全开，电站停机不发电，以避开沙峰，泄洪冲砂。去年冲沙历时3d。

3.2.3 两站水库联合调度

甲米一级水电站出库流量(弃水量+发电引用流量)与区间(甲米一级闸首至二级闸首)来水量之和为甲米二级水库总入库流量，由于甲米一级电站与甲米二级电站区间来水量在平、枯水期基本上没有，汛期来水量为1m3/s～2m3/s(除暴雨天气外)，故暂时忽略区间来水量。总的调节以区间水量平衡方程为基础，见公式(1)。

Q1=12.625P1+Q2=19.083P2+Q3=Q4(1)式中:Q1——甲米河一级入库流量(m3/s);

Q2——甲米河一级下泄流量(m3/s);

Q3——甲米河二级下泄流量(m3/s);

Q4——甲米河二级尾水后河道流量(m3/s);

P1——甲米一级负荷(万kW);

P2——甲米二级负荷(万 kW)。

当甲米河一级入库流量Q1＜45.45m3/s时，在负荷应许情况下来水可全部用于机组发电引用。其中，甲米一、二级带负荷比例为公式(1)中P1与P2关系，根据两者关系及机组健康状况合理分配调度命令任务;在负荷不能满足来水全部发电时，合理利用一、二级电站调节库容进行调蓄库水，水库可根据天气情况相应提高库水位，尽量做到两站不弃水。

当甲米河一级入库流量45.45m3/s＜Q1＜110m3/s时，甲米河一级水电站水位在汛期限制水位2155.3m运行，甲米河二级水电站水位维持在2054.4m运行。两站负荷根据机组健康状况合理分配，确定一级下泄流量闸门开度，二级根据负荷情况确定下泄量适度开启冲沙闸。

当甲米河一级入库流量 110m3/s＜Q1＜250m3/s时，甲米河一级水电站水位在汛期限制水位2155.3m运行，甲米河二级水电站维持水位在2053.4m运行。两站来水量都能满足机组引用流量，可根据调度要求自由调节负荷。

当甲米河一级入库流量 250m3/s＜Q1＜300m3/s时，甲米河二级电站根据入库量、水质、栅差情况决定是否停机避峰，甲米河一级根据来水量、水质、栅差情况决定所带负荷。此来水情况下需密切注意两站水库水情及水质情况。

当甲米河一级入库流量Q1＞300m3/s时，甲米河一级、二级电站均停机避峰。

3.3 流域排漂处理

甲米河流域内森林植被较少，森林覆盖率约30%，且流域内主要是盐源盆地，农耕较发达，人类活动较频繁，汛期伴随着流域内降雨量的增加，很多生活垃圾以及枯木断枝进入河道内。两级闸首都没有设置排漂设施，在汛期运行过程中，由于垃圾积累在进水口处，轻者影响机组出力，重者危及引水隧洞、厂房等水工建筑物安全，故汛期排漂成为影响机组发电的主要因素之一。经过多次的探索与实验探索出如下排漂方式;

工作闸门排漂:汛中由于来水量较大(大于120m3/s)时，在满足机组发电的前提下能利用泄洪闸进行排漂，在实际运行过程中可以将水位维持在汛期限制水位以上，将闸门开启2.0m左右(此时闸门下泄流量120m3/s)，可以将带入库区的大量漂浮物排出。

检修门排漂:汛初由于暴雨导致来水量暴增，带来的漂浮物也很多，但是经过河道的消能作用，从流域内到库区流量减小，漂浮物不会减少。此时不能利用工作门大开度排漂，可以利用闸首三节检修门排漂。三节闸门高度6m，加上底板高程2149.8m，此时三节闸门顶部高程2155.8m，可以将库区水位蓄至2156.4m，此时水流从检修门顶部通过，流量小于40m3/s。此时即能排漂，又不会影响机组正常运行。

4 经济效益

通过两级水电站水库联合调度，能够最大程度的利用水能资源，在枯水期由于甲米河来水量相对较少，电网缺负荷，两级电站联合调度增大了电站的可利用小时数，为公司产生可观的经济效益。同时，利用不同的排漂方式，使机组在汛期不会由于水质问题而停机，每年能够增加机组运行时间72h以上，产生的经济价值在50万元以上。

5 结语

小流域梯级水电站联合调度是企业实现发电效益最大化和流域、梯级水电站安全防汛度汛的需要，是企业生产计划管理和电力体制改革发展的需要，是节约企业生产运行成本、改善员工工作环境的需要，是减轻电网调度任务、提高工作效率的需要，也是企业在电力市场环境下提高竞争力的需要。同时，梯级水电站联合调度在技术上已经相对成熟，切实可行。

为科学合理地实施流域梯级水电站联合调度，要求同一流域，分期开发的电站按照统一规划、统一标准、统一调度的原则，建设全流域现代化的水情自动测报系统、水库水电站调度通讯自动化系统等，构建一个支持和服务于流域梯级电站统一调度管理各个专业和部门的综合信息化工作平台，最大限度地实现信息的共享，提高流域梯级电站统一调度管理水平。

〔1〕马光文，刘金焕，李菊根．流域梯级水电站群联合优化运行．北京:中国电力出版社，2008．

〔2〕王安东．第一届水力发电技术国际文集．北京:中国电力出版社，2006．

〔3〕马光文，王黎．水电竞价上网优化运行．成都:四川科技出版社，2003．