溪洛渡水电站水库运用与电站运行调度规程编制思考

李　亮,郭云峰

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,四川成都610072)



溪洛渡水电站水库运用与电站运行调度规程编制思考

李亮,郭云峰

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,四川成都610072)

摘要：溪洛渡水电站步入开始运用发挥效益的阶段,为规范工程的调度运行编制了调度规程。在介绍溪洛渡水电站调度规程编制工作中的规范性、编制原则和依据、内容设计等编制经验的基础上,阐述了编制中重点考虑的工程安全运用、防洪调度、发电调度和其他运用等一些重要问题的思考总结。该调度规程的编制和经验总结可以为今后国内其他水电工程开展相应规范调度工作提供参考。

关键词：调度规程；安全运行；防洪调度；发电调度；溪洛渡水电站

0引言

2013年7月金沙江溪洛渡水电站初期蓄水至死水位540m,初期运行期至2014年底工程基本完建、各项功能全部正常运用并首次蓄至正常蓄水位600m,之后转入正常运行期,这标志着溪洛渡水电站从勘测设计、工程建设步入开始运用、逐步发挥效益的阶段。

溪洛渡水电站工程规模巨大,工程安全运用要求极高且极其复杂。该水电站工程开发任务除发电、防洪外还有其他综合利用要求；各综合利用相关方调度关系复杂,且随着新形势变化提出了更高的要求。溪洛渡的调度运行中需充分考虑上游干支流众多水库的调蓄影响、一电厂分别供电国家电网和南方电网的调度关系和对水力联系紧密的向家坝衔接梯级调度影响。

溪洛渡水电工程调度十分复杂。为对工程开始运用后的调度工作予以规范,有关各方高度重视,三峡集团公司委托成勘院编制完成《金沙江溪洛渡水电站水库运用与电站运行调度规程》(以下简称《调度规程》),经水电水利规划设计总院审查,并经国家能源局批复,成为国内以发电为主且安全运用要求极复杂的首批经国家能源主管部门审查和批复的巨型水电工程调度规程。《调度规程》已用于全面系统指导溪洛渡水电站各项调度运行工作,为其他水电工程规范调度工作提供参考,具有较好的范例应用前景。现将《调度规程》编制工作中的经验和一些思考总结如下：

1《调度规程》的总体设计

溪洛渡水电站的调度运行涉及面广,影响重大,《调度规程》编制时从几个层面设计。

1.1《调度规程》的规范性

对调度运行进行规范的目的之一,就是在《调度规程》的编制、讨论、审查和批准过程中,通过工程调度运行相关各方的参与和共识,形成各方均需要参照遵守的规范性文件。因此，《调度规程》的编制要按照《标准化工作导则》等国家有关标准的要求开展。在《调度规程》的编制过程中除客观吸取发电企业长江电力梯调的意见和经验总结,还就有关防洪内容向长江防总进行了汇报,在《调度规程》的审查过程中邀请了四川和云南两省能源主管部门、国网公司、电规总院、航运部门、水利部门等有关各方、专家的参与和征求意见,体现了《调度规程》的规范性,使得其更具全面性和系统性,能够指导工程调度运行。

1.2《调度规程》的编制原则和依据

溪洛渡水电站的调度运行牵涉面广,各方面关系错综复杂,且在编制时仍有很多不明确的边界条件,因此在《调度规程》编制时需首先确定编制的原则和依据,以协调处理编制中的一些矛盾。为此,在编制前经过深入的讨论,确定《调度规程》编制的总体原则如下：

(1)安全第一，统筹兼顾。溪洛渡是目前国内以发电为主的第一大水电工程,大坝为特高拱坝,泄水建筑物数量多且组合运行方式复杂。须把保证枢纽运行安全作为调度运行的第一条件,在此基础上统筹处理好发电、防洪等综合利用的关系,充分发挥工程综合利用效益。

(2)立足长期运行,兼顾初期运行。溪洛渡初期运行期不到2年,正常运行的不同时期上游干支流水库的投产对本工程调度运行影响较大。从运行时间上看,应按长期运行编制《调度规程》,兼顾初期运行阶段的调度要求。

(3)总体界定,逐步完善。溪洛渡的开发任务是以发电为主,兼顾防洪,此外尚有拦沙、改善库区及坝下河段通航条件等综合利用。《调度规程》编制应以可研审批的开发任务为依据,总体明确发电、防洪等调度功能的关系,同时也要适当考虑新形势下的要求,随各功能投入逐步完善。

(4)单独编制,兼顾梯级。溪洛渡和向家坝梯级投产时间相近,但两巨型电站各自特点鲜明，且均较为复杂。现阶段宜先单独编制各自《调度规程》,待各自工程单独运行经验较为丰富后再编制《梯级联合调度规程》；但由于溪-向两梯级水力联系紧密,因此溪洛渡的《调度规程》编制应充分考虑对向家坝的影响。

(5)对于目前暂未批复或未明确的内容,《调度规程》中只做原则性的说明,不进行具体规定,待条件成熟时再对有关条文予以补充完善。

《调度规程》的编制应依据GB/7621—1998《大中型水电站水库调度规范》等国家有关水电、水利调度的国标和行标,并以溪洛渡可研报告及审查意见和相关经审查专题报告为主要依据。

1.3《调度规程》的内容设计

《调度规程》编制时依据GB/7621—1998《大中型水电站水库调度规范》的内容要求,吸收了国内部分典型工程的调度章程的经验,包括了调度运行参数与指标、水文气象情报与预报、防洪调度、发电调度、库区及枢纽工程区管理等基本章节；结合溪洛渡工程特点和当前形势下的要求,增加了包含新形势航运要求的其他运用要求章节及解决初期调度原则的初期运行调度章节；同时在防洪的实时调度一节中提出了解决防洪和发电蓄水矛盾的新思路,在枢纽安全运行管理中对溪洛渡各主要建筑物安全监测进行了详细规定。《调度规程》在确保工程安全前提下,就如何进行各综合利用效益发挥,以及调度运行管理执行等一些列问题,形成了规范调度工作的各项条款。

2若干重要问题思考总结

2.1工程的安全运用

保证枢纽运行安全是运行调度的第一条件,溪洛渡水电站结合自身工程特点,其《调度规程》对两个有关工程安全运用的重点方面进行了详细的规定。

(1)泄水建筑物运用方式。溪洛渡水电站泄水建筑物由坝身7个表孔、8个深孔和4条岸边泄洪洞组成,泄水建筑物数量多,运行条件、要求和方式各不相同,且组合方式复杂。《调度规程》编制时对各泄水建筑物的运用条件和方式进行了专题研究,开展了溪洛渡水电站水工整体模型试验,通过对坝身表、深孔口和岸边泄洪洞的单独运行或联合运行的不同开启组合方式进行试验,及试验成果分析总结,提出泄水建筑物的调度运行方式。①表孔运用：表孔工作闸门可局部开启,根据模型试验成果分析,提出了7个表孔先后开启顺序建议。②深孔运用：深孔工作闸门采取全开全关操作方式。根据模型试验成果分析,提出了8个深孔先后开启顺序建议。③泄洪洞运用：通过对模型试验成果分析和泄洪洞的水力学设计成果,提出了不同库水位泄洪洞运行的相对开度建议,提出了4条泄洪洞先后开启顺序建议。④泄水设施的组合方式：优先启用坝身泄流,坝身泄流能力不满足要求时再开启泄洪洞；坝身泄水建筑物优先启用深孔,再开启表孔；只有在水垫塘检修等特殊情况下,泄洪洞才可单独运行。

(2)大坝安全运用要求。溪洛渡水电站为特高拱坝,考虑坝体结构、枢纽边坡和库岸基础稳定要求,大坝坝前水位不应陡涨陡落。《调度规程》编制时,根据国内外高拱坝设计和运行经验初步分析,建议该水电站初期运行期大坝坝前水位的上升和下降速度不宜超过2m/d,在汛期枢纽敞泄时的调蓄或有应急调度需要时可适当放宽。正常运行期的库水位升降速率可放宽至3～5m/d,具体应根据大坝初期运行监测数据分析和水库实际运行需要,研究确定不同水位区段、不同时期的升降速率。

2.2防洪调度方式的思考

按照《长江流域综合规划》的要求,溪洛渡水电站预留防洪库容以承担川江和长江中下游的防洪任务：一方面,长江流域的防洪调度以及溪洛渡在其中的运用方式较为复杂,仍需根据新的形势不断研究并在实践中探索；另一方面,流域已在建和规划的众多大型水利水电工程使得汛末蓄水较为困难,易影响枯水期兴利效益的发挥。因此,《调度规程》从两个方面对防洪调度方式进行了规定。

(1)防洪调度方式。溪洛渡和向家坝梯级水库共预留防洪库容55.53亿m3,其中预留的10亿m3作为后备防洪库容；一般情况下先运用正常防洪库容,当川江和长江中下游洪水遭遇恶劣组合或长江中下游遭遇特大洪水时,再运用后备防洪库容。当溪洛渡水库运用560～600m之间的防洪库容对下游防洪对象进行防洪时,按与向家坝联合运用的方式实施防洪调度。《调度规程》编制时,考虑溪洛渡水电站单独运行、与向家坝水电站联合运行两种工况,对下游防洪运用方式的所有研究成果进行了全面系统的梳理和分析,并适时就主要结论与长江防总进行了沟通汇报。为便于现阶段能宏观指导水库的防洪调度,《调度规程》中仅对防洪库容、后备库容的大小和以溪洛渡水电站实时坝址洪水流量、向家坝水电站出库流量的控制原则进行了规定；并指出可研报告中采用的溪-向联合以李庄水情为主、适当考虑寸滩水情的三级控制蓄量方式作为现阶段川江河段防洪的推荐调度方式，考虑三峡水库水情、与三峡水库同步蓄水的控制蓄量方式作为现阶段配合三峡对长江中下游防洪的推荐调度方式，在实际防洪调度运用中可参考执行。调度运行中应注意总结防洪调度经验,对防洪调度方式进一步研究,以更好地指导水库防洪调度。

(2)实时调度。实时调度中防洪和汛后蓄水发挥效益是相互影响、融为一体的。《调度规程》编制时对溪洛渡水电站不同防洪对象的特性进行了分类研究,提出对长江中下游进行防洪调度时主要是配合三峡水库消减洪量,防洪库容一旦投入使用可考虑不再消落。该汛后实时防洪调度方式较好地协调解决了防洪和蓄水的矛盾,拓宽了解决类似提前蓄水问题的思路。8月份以后长江中下游的防洪形势趋缓,结合全流域水情预报和长江中下游的防洪要求,在不影响可研阶段审定的移民淹没调查线的前提下,可在配合三峡水库对长江中下游水资源调度过程中,适当抬高水库运用水位,同时避免了后期上游水库集中蓄水对长江中下游水资源分配影响；但具体蓄水时间和水位运用过程需要根据当时川江及长江中下游防洪形势和水情预报确定,并经防总批准同意。《调度规程》编制时通过测算,在溪洛渡水电站建成9年时白鹤滩水库建成的情况下,溪洛渡水电站8月初蓄水至570m不影响可研阶段移民淹没调查线,8月可以适时蓄至570m。

2.3关于发电调度

溪洛渡水电站开发任务以发电为主,在确保枢纽工程安全和防洪安全的前提下,《调度规程》应使工程尽可能充分发挥发电效益。溪洛渡水电站发电调度考虑因素较多,包括：不同时期上游干支流控制性水库的建成对溪洛渡影响较大,自身调节库容64.6亿m3巨大对径流调蓄能力强,电站规模巨大达1260万kW,分别接受国家电网和南方电网两大电网调度关系复杂,需考虑对下游衔接的向家坝调度运行影响以满足其下游航运等综合利用要求,机组的安全运行运行要求等。

(1)考虑上述各种因素且易于实施操作的调度图。《调度规程》明确了溪洛渡水电站中长期的水库运行方式,提出中长期发电调度原则上按调度图运行,并在实际操作中进一步优化调整。调度图编制时分别考虑了上游水库近期和远期的组合情况,近期考虑了锦屏一级和二滩水电站的调蓄,远期增加考虑两河口、乌东德和白鹤滩水电站的调蓄。调度图编制时重点对蓄水期的出力及下泄流量进行优化,使其能够保证下泄1 200m3/s航运基流,并使向家坝水电站仍具有一定的容量效益。《调度规程》中明确提出了年内各旬相应的调度图出力及水位控制参数,以易于实施操作。水库水位正常运行范围在死水位540m到正常蓄水位 600m之间。汛期按防洪限制水位560m控制运行；当需要水库防洪运用时,按防汛主管部门的调度指令,实施防洪调度。根据全流域来水情况,水库水位宜在9月底前蓄至正常蓄水位600m。12月下旬水库开始进入供水期,应统筹考虑供水期整体效益,合理消落供水期水库水位。溪洛渡供水期内水位应不低于死水位,同时6月底水位宜按防洪限制水位560m控制。

(2)电站在系统中的运行方式和供电不同电网分电方式。《调度规程》中根据溪洛渡水电站的工程特点提出了在电力系统中的调峰运行方式,考虑到溪洛渡水电站左、右岸电站分别供电国家电网和南方电网的特殊性,提出了一电厂在不同电网中的分电方式。溪洛渡水电站直流远距离大容量输电到华东和华南地区,考虑到有利于直流输电线路和水轮发电机组的安全、经济运行,溪洛渡水电站参与调峰运行时应在当地调峰能力不足时再调用溪洛渡机组,并确保直流输电线路的安全运行。考虑到溪洛渡水电站距离两个电网负荷中心均较远,不宜承担过多的事故备用容量。溪洛渡供电不同电网,按照相关的分电比例协议实施。实施时应尽量保证两电网的年电量达到规定的分电比例,两电网日电量没有达到分配比例可以在月调度中滚动修正,两电网月电量没有达到分配比例可以在年调度中滚动修正,年电量未达到规定分配比例的处理方式可在购售电协议中予以明确。

(3)水轮发电机组安全稳定运行要求。《调度规程》中明确了机组的安全稳定运行要求和机电设备对发电调度的要求。根据机组招标模型压力脉动试验成果,提出水轮机在预想出力50%以下范围内运行时,压力脉动相对较大,属于不推荐的运行区；机组开停过程中应快速通过。通过调保计算提出了机组发电运行的约束。

2.4其他运用要求

溪洛渡水电站可研设计时有关部门未对工程提出过较为明确的航运需求。随着近年来社会经济的发展,溪洛渡坝下游的通航对电站调度运行提出了新的需求。溪洛渡水电站为电力系统中重要调峰电源,其调峰运行产生非恒定流将对向家坝库区通航河道水流产生一定影响。《调度规程》编制时结合新的形势和需求,以系统中最不利的调峰运行工况初步分析,溪洛渡坝址下游约25km河段范围内基本不满足通航水位变幅要求,非恒定流对航运影响较大。为确保生命财产安全,提出考虑适当留有余地,暂按坝址至下游30km范围内为限制通航区域,并做好相应警示标志。下一步,应根据在系统中的各种实际典型运行情况,结合溪洛渡和向家坝联合调度,进一步研究改善通航条件的可行性。

3结语

《金沙江溪洛渡水电站水库运用与电站运行调度规程》已经开始用于全面系统指导溪洛渡水电站各项调度运行工作,以保证工程安全,充分发挥电站的综合效益。随着流域梯级水电站的相继建成,越来越多的单一和梯级水电站需规范调度工作。本文所述《调度规程》的编制和经验总结可以为今后国内其他水电工程开展相应规范调度工作提供参考,具有较好的范例应用前景,还将实现更大的社会效益。

参考文献：

[1]中国电建集团成都勘测设计研究院. 金沙江溪洛渡水电站水库运用与电站运行调度规程[R]. 成都： 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司， 2013.

[2]白荣隆， 孙若蕴， 许德风， 等. 溪洛渡水库的运用方式[J]. 水力发电， 1997(11)： 19- 21.

[3]谭培伦， 蒋光明. 正确处理溪洛渡及向家坝水电站发电与防洪的关系[J]. 水力发电， 2000(4)： 9- 11.

[4]宁磊， 胡昌盛， 游中琼. 溪洛渡、向家坝水电站对长江中下游防洪作用分析[J]. 武汉大学学报： 工学版， 2009， 42(4)： 43- 46.

[5]邓传禹. 长江中上游梯级库群联合发电调度研究与系统设计[D]. 武汉： 华中科技大学， 2012.

(责任编辑陈萍)

收稿日期：2015- 01- 05

作者简介：李亮(1982—),男,吉林通化人,高级工程师,从事规划、动能经济设计研究工作．

中图分类号：TV697.1;TV741(271)

文献标识码：B

文章编号：0559- 9342(2016)04- 0093- 04

ReflectionsonSchedulingRegulationPreparationofXiluoduReservoirandHydropowerStation

LILiang,GUOYunfeng

(PowerChinaChengduEngineeringCorporation,Chengdu610072,Sichuan,China)

Abstract:The scheduling regulation for Xiluodu Hydropower Station is prepared to regulate the operation of reservoir and station. The preparation principles, basis and contents and the normativeness are firstly described and then some key issues including projection safe operation, flood control scheduling, generation scheduling and others are emphatically analyzed. The preparation and experiences can provide a reference for the preparation of scheduling regulation of other hydropower projects．

Key Words:scheduling regulation; safe operation; flood control scheduling; power generation scheduling; Xiluodu Hydropower Station