三峡电站机组756 MW运行水资源利用影响分析

郭 乐

(中国长江电力股份有限公司三峡水利枢纽梯级调度通信中心，湖北宜昌443133)

三峡电站机组756 MW运行水资源利用影响分析

郭 乐

(中国长江电力股份有限公司三峡水利枢纽梯级调度通信中心，湖北宜昌443133)

三峡电站单机容量从700 MW提高至756 MW运行不仅是可行的，还能有效提高三峡水库水资源利用效率，一方面减少弃水量提高水资源利用效率；另一方面是优化电站方式安排节约水资源。通过对近年实际运行方式和设定方式下减少弃水量和增发电量计算表明，机组单机容量提高至756 MW运行，可以有效提高水资源利用效率和三峡电站发电效益。

机组；水资源利用；756 MW运行；三峡电站

0 引 言

长江是我国第一大河，年来水丰沛。三峡工程利用长江水资源，电站装有32台单机容量700 MW的发电机组，巨大的发电效益为我国经济建设、社会发展提供了有力的能源支持。长江来水虽丰沛，但年内分配不均匀，汛期(6～9月)的来水约占全年的60%以上，加上工程防洪等综合利用要求，在电站运行时，有弃水发生[1]。

为合理利用水资源，针对三峡水库汛期运行水位低、流量大的特点，动能设计中机组的额定水头左岸机组选择80.6 m、右岸和地下电站机组选择85 m。在机组设计和制造阶段，为解决机组在高水头时运行稳定问题，设置了最大出力区，也就是拓宽了机组在高水头的稳定运行区，在85 m水头以上发电时，单机最大出力可达756 MW。机组按756 MW运行，一方面可提高机组运行安全，另一方面可增加高水头时机组过流能力，增加发电效益，减少弃水。目前三峡水库正在研究在确保防洪安全的前提下，利用雨洪资源的优化调度方式增加汛期三峡电站在偏高水头运行的几率，机组按756 MW运行时间相应增加，从而提高三峡电站水资源的利用率。本文主要针对在三峡水库优化运用方式下机组按756 MW运行，如何提高电站水资源利用率进行分析。

1 三峡电站机组756 MW运行的可行分析

在三峡电站机组招标文件中已明确水轮发电机组参数：发电机额定容量777.8 MVA，功率因数为0.9，对应有功功率为700 MW；最大容量840 MVA，最大容量运行时的功率因数0.9，对应有功功率为756 MW。也就是说，三峡电站安装的机组，在技术上均具备756 MW出力运行的能力。

从2006年开始，多次在汛末试验性蓄水过程中组织开展了机组高水头下的单机756 MW运行试验。经试验和运行验证，机组在高水头下以756 MW出力运行是安全、稳定的，在高水头运行时按单机756 MW控制调度有利于扩大机组的稳定运行范围。

三峡水轮发电机组的设计和制造，不仅满足高水头运行工况下额定出力700 MW，还能满足最大出力756 MW长期运行。为了验证三峡机组在高水头和高出力运行方式下的状况和性能，2006年～2011年先后组织了4次大负荷试验，试验既有对试验机组的较长时间的考验，也有针对每种机型756 MW试运行。试验表明：三峡机组在高水头下以756 MW出力运行是安全、稳定的，三峡电站机组具备756 MW出力长期安全稳定运行的能力。

2 三峡电站机组756 MW运行水资源利用影响分析

三峡电站机组756 MW运行不仅是可行的，还能有效提高三峡水库水资源利用效率，提高三峡工程综合利用效益。主要体现在两方面：一是减少弃水量的增发效益，即当三峡水库发生弃水且水头足够时(主要在汛期，少数在水库蓄满后发生秋汛时)，机组按照最大出力756 MW运行能提高电站装机容量，从而提高电站最大过机流量，可多利用部分弃水发电，适当减少弃水量；二是优化电站方式安排节约水资源效益，即当三峡电站水头较大时，将三峡电站机组最大出力放宽到756 MW能有效提高机组方式优化安排的空间，提高机组整体运行效率，减少发电耗水率，节约水资源。本文将从以上两方面分析机组756 MW运行对水资源利用的影响。

2.1 756 MW运行减少弃水量分析

2.1.1 水量和水头分析

(1)水量分析。三峡电站单机额定出力700 MW装机32台，电站总最大过流能力约为31 000 m3/s。对三峡坝址来水进行分析，根据长系列(1877年～2010年)统计，多年平均来流量大于31 000 m3/s时间约为32天。水库按综合利用要求调度运行时，枢纽总下泄流量将大于电站的发电流量，造成弃水。

(2)水头分析。按设计的调度方式，三峡水库汛期一般维持汛限水位运行，当发生大洪水时，水库拦洪、库水位抬高，洪水过后降至汛限水位，在实施防洪调度时，拦蓄洪水使发电水头升高，机组有按756 MW运行的条件。

为充分发挥三峡水库的综合效益，试验蓄水以来三峡水库在汛期开展了利用洪水资源的优化调度，一方面在未发生洪水时，水库水位可上浮至146.5 m运行；另一方面为减轻下游防洪压力，适当开展中小洪水调度[2- 3]，拦蓄部分洪水，降低荆江河段水位，2010年与2012年水库由于滞洪库水位分别抬升至161.02 m和163.11 m。因此，三峡电站机组在汛期可按756 MW运行的几率将大幅提高，电站具备利用弃水增发的条件。另外，三峡水库在汛末蓄水结束后，如发生秋汛，三峡水库也可能发生弃水，此时三峡电站也具备增发条件。在上述情况下，三峡电站机组按756MW运行能提高电站总装机容量，增加电站过机流量，减少弃水量，增发电量。

2.1.2 近年实际运行方式下，机组按756 MW运行减少弃水量分析

2009年以来，三峡水库汛期开展了中小洪水优化调度，汛期库水位受防洪调度影响有所抬升，具备机组出力756 MW运行所需要的水头。因此可针对近年的实际水库运行方式，分析机组按756 MW运行减少的弃水量和增发电量效益。

根据2009年～2012年4年的实际日来水资料，按照水库实际运行方式，计算单机最大容量从700 MW增大至756 MW，各年度减少的弃水量和增发电量，具体结果如下表1。

三峡水库汛末蓄水结束后，长江上游流域也常发生秋汛洪水，如2008年和2011年11月，三峡水库就发生了秋汛。2008年11月初三峡水库发生秋汛洪水时，日均入库流量最高达32 700 m3/s，此时，三峡水库试验性蓄水结束，开始加大出库发生弃水，弃水量为40亿m3。若单机最大容量增加至756 MW，按当时最大开机台数电站总出力可增加1 200 MW左右，可增加过机流量约1 200 m3/s，减少弃水量约9亿m3。即使在地下电站全部投产后，若发生类似

表1 2009年～2012年三峡机组最大出力增至756 MW减少的弃水量和增发电量

年份年减少弃水量/亿m3年增发电量/亿kW·h200929.72.7201041.95.0201100201250.76.7均值30.63.6

2008年的秋汛，三峡电站仍将弃水，机组按最大容量756 MW运行可减少弃水、增发电量。

2011年11月7日三峡水库蓄满后由于发生秋汛洪水导致弃水，弃水量为0.36亿m3。若单机最大容量增加至756万MW，按当时最大开机台数计算，电站总出力可增加1 500 MW，可增加过机流量约1 500 m3/s，基本可确保不弃水。

2.1.3 设定运行方式下，机组按756 MW运行多年平均减少弃水量和增发电量

(1)水库汛期调度方式。假定以下两种调度方式进行重点分析：①调度方式a(按40 000 m3/s控泄拦蓄洪水方式)。当来量大于40 000 m3/s时，水库按40 000 m3/s控泄，水库水位由汛限水位145 m开始拦洪蓄水，蓄洪至160 m水位后按来量下泄，当来量小于40 000 m3/s时按40 000 m3/s控泄消落至145 m。②调度方式b(按满发流量拦蓄洪水方式)。汛期来量大于机组满发装机流量时水库开始拦蓄洪水，水库水位由汛限水位145 m开始拦洪蓄水，蓄洪至160 m水位后则按来量下泄，当来量小于满发流量时按满发流量控泄消落至145 m。

(2)增发电量和减少弃水量。按上述计算条件，对1950年～2010年逐年进行计算，水库汛期分别按调度方式a和调度方式b运行，机组最大出力756万MW与700 MW方案估算平均减少弃水量的和平均增发电量见表2。

表2 指定调度方式下1950年～2010年三峡机组最大出力756 MW减少弃水量和增发电量

调度方式估算减少弃水量/亿m3多年平均增发电量/亿kW·ha232.92b516.41

2.2 机组756 MW运行负荷优化分配效益分析

三峡蓄水期和供水期时，水库水位较高，而在高水头下(>100 m)，单机出力越大耗水率越低。表3是水头在105 m下，各种机组类型对应的耗水率。由表3可知，各种机组的最低耗水率均出现在出力700～760 MW之间。因此，机组756 MW运行能进一步提高三峡电站负荷优化分配的空间，有效提高机组运行效率，节约水资源。

表3 三峡净水头105 m下对应各种机组类型流量耗水率

机组类型不同出力对应耗水率/m3·s-1·(万kW)-170717273747576VGS10.3410.3110.2810.2610.2310.2110.20ALSTOM10.3710.3510.3410.3210.3010.2910.27东电10.3010.2810.2810.2810.2810.2910.29右岸ALSTOM10.2910.2810.2610.2510.2310.2310.21哈电10.2510.2310.2310.2510.2610.2610.27

根据近年来三峡水库的水头变化情况，按照在高水头下(>100 m)三峡电站机组756 MW运行考虑，理论上单位出力流量耗水率能降低0.05 m3/s/万kW的潜力，相当于，每年发同样的电量节约5亿m3水量或者用同样的水量可增发1.3亿kW·h。

3 结 论

(1)在2006年～2011年的先后组织了4次大负荷试验，结果表明：三峡电站机组在高水头下以756 MW出力运行是安全、稳定的，具备756 MW出力长期安全稳定运行的能力。

(2)中小洪水优化调度为三峡电站机组756 MW运行创造了条件，大幅提高了洪水资源的利用效率。2009年以来，三峡水库在汛期开展了中小洪水优化调度，汛期库水位受防洪调度影响有所抬升，具备机组出力756 MW运行所需要的水头。通过分析计算，2009年～2012年实际运行方式下，756 MW运行能平均减少弃水量30.6亿m3和增发电量3.6亿kW·h。对1950年～2010年逐年进行计算，水库汛期按两种优化调度方式运行，机组按756 MW运行，调度方式a与调度方式b估算分别平均减少弃水量为23亿m3和51亿m3，计算分别平均增发电量约为2.9亿kW·h和6.4亿kW·h。

(3)秋汛是三峡电站机组756 MW运行的最好时机，通过优化调度可基本避免秋汛弃水。三峡水库汛末蓄水结束后，长江上游流域也常发生秋汛洪水。如2008年和2011年11月，2008年秋汛洪水弃水量为40亿m3，2011年弃水量为0.36亿m3。分析计算三峡电站机组756 MW运行，2008年秋汛可减少弃水量约9亿m3，2011年秋汛可基本确保不弃水。

(4)枯季高水头下三峡电站机组756 MW运行可提高水资源利用效率。根据近年来三峡水库的水头变化情况，按照在高水头下(>100 m)时三峡电站机组756 MW运行考虑，理论上三峡电站流量耗水率有降低0.05 m3/s/万kW的潜力，相当于每年发同样的电量节约5亿m3水量或用同样的水量可增发电量1.3亿kW·h。

[1]张曙光， 周曼. 三峡枢纽水库运行调度[J]. 中国工程科学， 2011， 3(7)： 61- 65．

[2]陈桂亚， 郭生练. 水库汛期中小洪水动态调度方法与实践[J]. 水力发电学报， 2012， 31(4)： 22- 27．

[3]李义天， 甘富万， 邓金运， 等. 三峡水库汛限水位优化调度初步研究[J]. 水力发电学报， 2008， 27(4)： 1- 6．

[4]赵南山， 张雅琦. 三峡水库汛期运行调度分析[J]. 水电厂自动化， 2009(1)： 64- 66.

(责任编辑焦雪梅)

Impact Analysis in Water Resources Utilization of Three Gorges Power Station when Unit Operated in the Capacity of 756 MW

GUO Le

(Three Gorges Water Conservancy Complex Cascade Dispatch &Communication Center,China Yantze Power Co., Ltd., Yichang 443133, Hubei, China)

The unit operation capacity of Three Gorges Power Station increased from 700MW to 756MW not only is feasible, but also can effectively improve the efficiency of water resources utilization. The unit operation in 756 MW can reduce the non-generation flow to improve water use efficiency, and can also optimize plant operation arrangement to save water resources. The reductions of non-generation flow and the power generation increases are calculated respectively when the unit operation capacity increases from 700 MW to 756 MW under actual operation mode in recent years and designed operation mode. The calculation results show that the utilization efficiency of water resources and the generation benefit of Three Gorges Power Station can be effectively improved．

impact; water resources utilization; operation in 756MW; Three Gorges Power Station

2015- 02- 26

国家“十二五”水专项(2014ZX07104- 005);国家重点基础研究发展计划(2013CB036406- 4)

郭乐(1984—)，男，湖北广水人，工程师，从事水文预报和水库调度．

TV697.1(263)

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0559- 9342(2015)12- 0093- 03