贵州乌江梯级水电站日调节水库水位控制策略

贺亚山(贵州乌江水电开发有限责任公司 水电站远程集控中心，贵州 贵阳 550002)

贵州乌江梯级水电站日调节水库水位控制策略

贺亚山(贵州乌江水电开发有限责任公司 水电站远程集控中心，贵州 贵阳 550002)

为避免水库保持高水位运行造成泄洪而带来不必要的经济损失，选取乌江梯级电站中索风营、格里桥、思林、和沙沱4座日调节水库，分别从正常运行、汛期区间暴雨、因故机组全停等3种情况展开研究，详细分析了各水库水位的控制要素，总结出各自的水位控制策略，并提出了这4座水库的水位控制目标。可为其他水库的水位调节控制提供借鉴。

梯级水库;日调节水库;水位控制;策略研究;思林水电站;沙沱水电站;索风营水

1 概 述

乌江水电开发有限责任公司负责管理乌江流域贵州境内干流7座水电站和支流清水河的2座水电站，依次为洪家渡、东风、索风营、乌江渡、构皮滩、思林电站、沙沱、大花水、格里桥9座电站，已完建，总装机为866.5万kW。其中，洪家渡水库为多年调节水库，构皮滩水库为年调节水库，乌江渡、东风、大花水3座水库为不完全年调节水库，其余4座为日调节水库。在梯级水库调蓄作用下，构皮滩水库可达到多年调节性能，乌江渡水库可达到年调节性能。

该公司的水电站远程集控中心负责水库的联合优化调度管理，其中索风营、格里桥、思林、沙沱4座水库为日调节水库。2014年，通过汛前各日调节水库保持长时间高水位运行，降低了耗水率，节约水资源量达5.22亿m3，增发电量1.25亿kW·h，直接经济效益达3 500万元。由此可见，日调节水库保持高水位运行的经济效益十分可观，但其水位不可一味偏高，否则造成的泄洪也会给企业带来经济损失。本文将对乌江梯级4个日调节水库的水位控制策略进行分析。

2 日调节水库基本特性

(1) 索风营电站装机600 MW，正常高水位837 m，死水位822 m，调节库容0.67亿m3，为日调节水库；上游的东风电站装机695 MW，为季调节水库，猫跳河梯级最后一级为红岩电站，装机30 MW，为日调节水库。索风营电站水位在835～837 m时，每小时水位变化1 cm所对应的入库流量为16 m3/s。东风电站正常发电至索风营电站的汇流时间约为3 h。

(2)格里桥电站装机150 MW，正常高水位719 m，死水位709 m，调节库容0.19亿m3，为日调节水库；上游的大花水电站装机200 MW，为季调节水库。格里桥电站水位在714～719 m之间时，每小时水位变化1 cm所对应的入库流量为5.5 m3/s。大花水电站正常发电至格里桥电站的汇流时间约为1 h。

(3) 思林电站电站装机1 050 MW，正常高水位440 m，死水位431 m，调节库容3.17亿m3，为日调节水库，设计汛限水位为435 m(6～8月)。上游的构皮滩电站装机3 000 MW，为年调节水库。思林电站电站水位在430～435 m时，每小时水位变化1 cm所对应的入库流量为92 m3/s；水位在435～440 m时，为103 m3/s。构皮滩正常发电至思林电站的汇流时间约为3 h。

(4) 沙沱电站装机1 120 MW，正常高水位365 m，死水位353.5 m，调节库容2.87亿m3，为日调节水库,设计汛限水位357 m(6～8月)。上游为思林电站水电站装机1 050 MW，为日调节水库。沙沱水位在355～360 m时，每小时水位变化1 cm所对应的入库流量为66 m3/s;水位在360～365 m时，为77 m3/s。思林电站正常发电至沙沱的汇流时间约为4 h。

3 日调节水库控制策略

3.1 控制要素

(1) 上下游流量匹配关系。乌江梯级联合优化调度追求梯级综合效益最大，日调节水库保持优化运行对上下游发电有制约与反制约的关系，需综合考虑梯级整体效益。

(2) 电网约束。贵州是国内推行节能优化调度的省份，对电站发生弃水的考核严格，因此要求日调节水库保留一定安全裕度，确保不因调度原因发生弃水。

(3) 水位日变化幅度。从经济运行的角度出发，考虑电力市场的峰谷差异实际情况，确定日调节水库运行水位的变化范围。

3.2 各水库控制策略

由于日调节水库库容小，上游一旦泄洪，日调节水库一般均会发生泄洪，故本文不考虑上游电站泄洪情况，仅在正常运行、区间暴雨、机组全停3种情况下,研究日调节水库的水位控制策略。

在正常运行情况下，只需考虑上下游发电匹配进行水位控制；在考虑汛期区间暴雨影响的情况下，反推日调节水库不弃水的水位控制高限值；在日调节水库因故机组全停的情况下，将上游电站无泄洪风险立即由枯期的常规运行和汛期最大运行方式调整至全停，反推日调节水库不弃水的水位控制高限值。

3.2.1 索风营水库水位控制

据统计，东风、索风营、红岩3座电站的满发额定流量分别为632，995 m3/s和96 m3/s。多年平均区间流量为58 m3/s，暴雨产生的最大区间流量为200 m3/s。

(1)正常运行情况。在这3座电站中，索风营电站的满发流量超过东风和红岩电站的满发流量，可接近正常高水位运行。

(2)区间暴雨情况。索风营电站的满发流量超过东风、红岩电站的满发流量以及暴雨产生的最大区间流量之和，故也可接近正常高水位运行。

(3)机组全停情况。可分为以下两种情况： ①汛期上游电站由最大运行方式调整至全停，反推日调节水库的水位控制高限值； ②枯期上游电站由常规运行方式调整至全停，反推日调节水库的水位控制高限值。

在汛期，东风、红岩电站发电水量传播至索风营电站的时间分别为3 h、1 h，区间流量按58 m3/s考虑。在索风营电站机组因故全停后，立即将东风、红岩电站机组全停，3h后到达索风营电站的水量为780万m3。在高水位情况下，水位将上涨1.35 m，之后每小时入库水量为21万m3、流量为58 m3/s。水位每小时上涨3.7 cm，考虑到10 h的全停影响，10 h后水位将上涨1.61 m，由索风营电站正常高水位837 m反推其水位可按835.39 m控制。

在枯期，东风电站按300 MW负荷(流量为300 m3/s)考虑，红岩电站不发电，区间流量按20 m3/s考虑。在索风营电站机组因故全停后，立即将东风电站机组全停。3 h后到达索风营电站的水量为346万m3，在高水位情况下,水位将上涨0.60 m，之后每小时入库水量为7.2万m3、流量20 m3/s，水位每小时上涨1.3 cm，考虑到10 h的全停影响，10 h后水位将上涨0.69 m，由索风营电站正常高水位反推其水位可按836.31 m控制。

3.2.2 格里桥水库水位控制

据统计，大花水、格里桥2座电站的满发额定流量分别为160 m3/s和200 m3/s。多年平均区间流量为10 m3/s，暴雨产生的最大区间流量为85 m3/s。

(1)正常运行情况。格里桥电站满发流量超过大花水电站满发流量和多年平均区间流量之和，可接近正常高水位运行。

(2)区间暴雨情况。大花水电站满发流量和暴雨产生的最大区间流量之和超过格里桥电站的满发流量，考虑到格里桥电站区间洪水陡涨陡落，暴雨产流小于38万m3的水量，保留2 m调节库容(40万m3水量)，故该水库可按正常高水位下2 m运行。若考虑大花水为格里桥错峰，格里桥可接近正常高水位运行。

(3)机组全停情况。大花水电站发电水量传播至格里桥时间为1 h,区间流量按10 m3/s考虑，在格里桥机组全停后，立即将大花水发电机组由满发调整至全停，1 h后到达格里桥电站水量为61万m3，在高水位情况下水位将上涨0.28 m，之后每小时入库水量为3.6万m3、流量10 m3/s，水位每小时上涨1.6 cm,考虑10 h的全停影响，10 h后水位将上涨0.43 m, 格里桥水位可按718.57 m控制。

3.2.3 思林电站水库水位控制

据统计，构皮滩、思林电站2座电站的满发额定流量分别为1 900 m3/s和1 800 m3/s，其多年平均区间流量分别为717 m3/s和114 m3/s。在构皮滩、思林2座电站满发情况下，思林电站水位日变幅分别为0.56 m(水位为435 m以下)和0.50 m(水位为435 m以上)。

(1)正常运行情况。构皮滩与上游配合可满足多年调节性能。思林电站满发流量超过构皮滩坝址多年平均流量和区间流量之和，可接近正常高水位运行。

(2) 区间暴雨情况。思林电站上游构皮滩水库是多年调节水库。在主汛期，构皮滩与思林电站实行联合调度，思林电站区间产生暴雨时，构皮滩电站负荷减至最低50 MW(电网调电压要求，对应流量30 m3/s)错峰，思林电站汛限水位实行动态控制，最高按438.76 m控制，438.76～434.5 m间动态库容为1.54亿m3。思林电站区间暴雨以1 d暴雨强度最大，洪水过程为3 d。暴雨后，3 d内构皮滩电站最低负荷运行、思林电站满发，发电消耗洪水量为4.59亿m3，加上可蓄动态调节库容为1.54亿m3，可拦3 d洪水量为6.13亿m3，能抵御思林电站区间50 a一遇洪水(3 d洪水量5.6亿m3)，故主汛期该电站水位可按434.5 m运行。

(3) 机组全停情况。可分为以下两种情况： ①主汛期最大运行方式调整至全停，反推日调节水库不弃水的水位控制高限值； ②非主汛期常规运行方式调整至全停，反推日调节水库不弃水的水位控制高限值。

在主汛期，构皮滩电站发电水量传播至思林电站时间为3 h,区间流量按20 a一遇区间洪水、最大流量3 360 m3/s考虑，在思林电站机组全停后，立即将构皮滩机组减至最低负荷50 MW，3 h后到达思林电站水量为0.57亿m3，水位上涨1.74 m,之后每小时入库水量为1 220万m3、流量为3 390 m3/s，水位每小时上涨0.37 m,考虑10 h的全停，10 h后水位将上涨4.33 m,若主汛期思林电站水位按434.5 m运行，水位最高涨至438.83 m，基本满足最高限制水位438.76 m要求，因此，在主汛期，思林电站水位可按434.5 m运行。

在非主汛期，构皮滩电站按1 500 MW负荷(流量950 m3/s)考虑，思林电站电站区间流量按照114 m3/s考虑。在思林电站机组全停后，立即将构皮滩电站负荷减至最低50 MW，3 h后到达思林电站电站水量为1 149万m3。在高水位情况下,水位将上涨0.32 m，之后每小时入库水量为52万m3、流量144 m3/s，水位每小时上涨1.4 cm，考虑到10 h的全停影响，10 h后水位将上涨0.42 m,由思林电站电站正常高水位反推其水位可按439.58 m控制。

3.2.4 沙沱水库水位控制

据统计，思林电站、沙沱2座电站的满发额定流量分别为1 800 m3/s和 1 965 m3/s，多年平均区间流量为114 m3/s。在思林电站、沙沱满发情况下，沙沱水位日变幅分别为-0.19 m(水位357 m以下)和-0.16 m(水位357 m以上)。

(1)正常运行情况。沙沱电站满发流量超过思林电站满发流量和区间流量之和，可接近正常高水位运行。

(2) 区间暴雨情况。在主汛期，沙沱电站满发流量超过思林电站电站满发流量和多年平均区间流量之和，思林电站可按汛限水位357 m运行。6～8月，丰水年月平均流量为530 m3/s，思林电站满发和区间流量超过沙沱电站满发流量。沙沱电站水位日均上涨1.33 m,在汛限水位下可坚持7 d才到正常高水位，若考虑构皮滩、思林电站联合为沙沱电站错峰，不泄洪时间不小于7 d。因此，在预报思林电站电站无暴雨情况下，在主汛期，沙沱电站可按汛限水位357 m略低运行。若思林电站遭遇暴雨或持续暴雨天气，应积极开展构皮滩、思林电站联合调度，沙沱电站应1条线满发，并根据上游错峰能力考虑泄洪。

(3) 机组全停情况。可分为2种情况： ①主汛期最大运行方式调整至全停，反推日调节水库不弃水的水位控制高限值； ②非主汛期常规运行方式调整至全停，反推日调节水库不弃水的水位控制高限值。

在主汛期，思林电站发电水量传播至沙沱电站时间分别为4 h，区间流量按530 m3/s(偏丰年)考虑。在沙沱电站机组全停后，立即将思林电站减至最低负荷180 MW，4 h后到达沙沱电站水量为3 355万m3。在汛限水位情况下，水位将上涨1.21 m，之后每小时入库水量为281万m3、流量为780 m3/s，水位每小时上涨1.2 cm。考虑到10 h的全停影响，10 h后水位将上涨1.93 m, 主汛期，沙沱电站如按汛限水位357 m运行,水位上涨不会超过正常高水位365 m。

在非主汛期，思林电站按日均520 MW(流量900 m3/s)考虑，区间流量按114 m3/s考虑。在沙沱电站机组全停后，立即将思林电站机组全停，4 h后到达沙沱电站水量为1 296万m3。在高水位情况下，水位将上涨0.53 m，之后每小时入库水量为41万m3、流量114 m3/s。水位每小时上涨1.48 cm。考虑到10 h的全停影响，10 h后水位将上涨0.62 m，由沙沱正常高水位反推其水位可按364.38 m控制。

4 结 论

通过以上分析，可得到以下结论。

(1) 正常运行时，只需考虑上下游发电匹配，索风营、格里桥、思林和沙沱4座电站均可接近正常高水位和汛限水位运行。

(2) 在考虑汛期区间暴雨情况下，索风营电站可接近正常高水位运行。在大花水电站为格里桥电站错峰的情况下，格里桥电站可接近正常高水位运行，思林、沙沱电站可按接近汛限水位或正常高水位运行。

(3) 在日调节水库因故机组全停时，索风营电站汛期水位可按不超835.39 m，枯期可按不超836.31 m控制；格里桥电站全年可按不超718.57 m控制。在主汛期，在充分利用汛限库容的情况下，思林、沙沱电站可接近汛限水位运行；在非主汛期，思林电站可按439.58m控制；沙沱电站按364.38 m控制。

综上所述，按高峰、低谷电网和电站运行特性，保留一定的安全裕度，并考虑相应的不利因素，推荐这4座日调节水库运行按以下水位进行控制。索风营电站汛期水位可按835 m左右控制，枯期按836 m左右控制；格里桥电站全年水位可按718 m左右控制；思林电站主汛期水位可按434.5 m左右控制，非主汛期按439 m左右控制；沙沱电站主汛期水位可按356.5 m左右控制，非主汛期按364 m左右控制。

(编辑：唐湘茜)

2015-04-09

贺亚山，男，贵州乌江水电开发有限责任公司水电站远程集控中心，高级工程师.

1006-0081(2015)04-0067-03

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