梯级反调节水电站优化调度模式分析

张心娜

（黄河小浪底水资源投资有限公司，河南 郑州450000）

0 小浪底水利枢纽概述

小浪底水利枢纽位于黄河干流中下游的最后一道峡谷处，河南省孟津县境内，按照“以水定电”原则，受到黄河水利委员会和河南省电网的双重调度，水调决定电调。

小浪底水利枢纽下设小浪底水力发电厂、西霞院反调节水电站。小浪底水力发电厂安装6台混流式水轮发电机组，设计库容为126亿m3，总装机容量为6×300MW；西霞院反调节电站装机4台轴流转桨式机组，设计库容为1.6亿m3，总装机容量为4×35MW。西霞院反调节电站位于小浪底水力发电厂下游，距离16.5km。

1 电力市场的发展现状

“电”能要求产、供、销同时完成。计划经济时代，我国电力市场沿袭着“发多少用多少”的生产模式。

随着经济的发展，电厂、电网的建设发展迅速。装机容量从2003年的3.85亿kW增长到2007年的7.13亿kW，从2006年开始，我国连续两年装机容量增长超过了1亿kW。2002年，国家电力公司深化改革，国家电力公司取消，新的发电集团华能、华电、国电、中电投、大唐诞生，河南省电力公司2004年、2005年装机容量分别为2422.65万kW和2880万kW，在此之前，河南省一直是缺电省份，电力供应紧张。随着河南省电力市场改革，省网装机容量和负荷增长率大幅提升分别为24.91%和19.49%，2006年总装机容量达到3511.5万kW，仅2007年上半年省网装机总容量就突破了3751万kW。目前，河南电网已经建成“两纵四横”500kV主网架，18个市城网全部实现220kVA环网供电，全省总装机容量5057万kW，其中统调装机4715万kW。2010年，河南全省发电量2284亿kW·h，电力供应大大超过电力需求，发电企业经常处于半发、停发状态。

2 实施优化调度的必要性

2004年，东北电网率先在网内实施竞价上网，考虑到水力发电企业特点，水电企业并没有参与竞价上网。位于水电大省的川、渝电网华中电网，提高电网容量的同时，也改变了网内大中型水电所占比例，水电容量占电网总容量的38%。华中区域发电企业参与电力市场竞争已经成为不可避免的趋势。

河南省电力市场经济形成了新的电力市场格局，改革面临两个突出问题：①更好的满足电力市场改革需求；②河南省电力供应远远超过了电力需求。许多发电企业由于竞争能力弱化，面临着盈利困难的问题，小浪底水利枢纽急需采取相应措施，优化调度方式，提高自身市场竞争力。

进行小浪底枢纽优化调度，有效利用西霞院反调节电站库容，保障枢纽综合利用，提高水能利用率，为电网提供高品质电能，提高市场经济条件下，小浪底水利枢纽的市场竞争力，增加发电效益和调峰容量动态效益十分必要。

3 优化调度的设想

小浪底水利枢纽优化调度模式分析，应结合小浪底水利枢纽运行工况解决好下面3个问题。

3.1 专业人员配置合理、职责明确

在保证枢纽运行安全的前提下，确保发电效益最大化，做好枢纽优化调度模式分析。优化调度是实现经济运行的必要手段，针对市场营销和优化调度的关系，形成相关专业结构、工作高效、功能先进的调度系统是枢纽调度部门的核心工作。枢纽的经济运行涉及到机组调度、水库调度运行、泥沙含量分析、国家政策、法律法规、市场营销等不同专业。生产运行人员在掌握机组运行知识的基础上，还需尽快了解、掌握国家水力政策法律法规、做好优化调度以及电力市场营销。

3.2 优化调度管理系统

小浪底水利枢纽受到黄河水利委员会的水量调度和河南省电力公司的电量调度，水量调度决定电量调度。按照“以水定电”原则，实现两库的优化调度和机组的经济运行，需要优化枢纽调度管理系统（图1），开展枢纽经济运行涉及到众多数据的研究、分析。

图1 调度运行管理系统

调度运行管理系统应具备以下功能：

3.2.1 基础数据的分析

经过系统在线分析，在终端显示以下内容：电力系统的负荷（包括日负荷、月负荷、年负荷）、水库的水情（包括历史水情、当日水情、水库运行工况要求）以及机组的出力（包括日内计划出力、实际出力、最优出力）等运行数据。

3.2.2 信息平台、资源共享

市场经济条件下，市场竞争要求发电企业管理高度集中、规范、科学。按水力发电规律，建立信息平台，数据共享，准确地收集、处理和反馈信息。

小浪底水力发电厂、西霞院反调节电站已建立了办公自动化系统，将该系统升级，实施智慧小浪底管理，做到信息共享、资源共享，实现管理工作的科学化、现代化、规范化、高效化。

3.2.3 开展研究分析，掌握枢纽最佳运行工况

枢纽的优化调度以“提高水能利用率、争取最大发电效益”为目标，合理利用峰谷差价是实现该目标最直接有效地办法，掌握枢纽的最佳运行工况，施行精细化调度。

（1）提高设备完好率及可用率。提高设备巡视、检查、维护质量，加大改造力度，确保设备完好率及可用率，做到设备即启即用，多发优质电能，增加上网电量，避免因设备健康水平影响市场竞争能力。

（2）合理利用峰谷差价。《河南省发展计划委员会关于实行峰谷分时电价的通知》规定峰、谷时段的电价系数分别是1.335、0.55，小浪底水力枢纽发电基础电价为0.317元/kW·h，在额定运行工况下，谷时段向峰时段和平时段每争取1万kW·h的发电量，增收发电效益为0.1957万元。

（3）科学分配出力。科学分配机组出力提高机组效率和水能利用率。控制西霞院反调节库水位133.5m，下泄流量400m3/s时，安排单机带3.5万kW运行，水轮机组发电效率达到93%左右，发电流量约为324m3/s，多余的76m3/s流量已不具备开机条件，造成弃水；如果安排开2台机组，每台水轮发电机都带2.2万kW运行，单机效率可达94%左右，平均每台机组发电流量为200m3/s。避免弃水的同时，增加发电出力约0.9万kW，发电效率提高1%，多增加发电效益约6万元/d。

（4）控制机组高水头运行。西霞院反调节库水位提升可以提高西霞院反调节水电站水轮发电机组的效率，但是过高就会降低小浪底水力发电厂的发电水头，降低小浪底水力发电机组的发电效率。控制西霞院反调节水电站库水位在133.5～134m，既保证了小浪底水力发电机组和西霞院反调节水电站发电机组的高效率发电，又为小浪底机组水力发电厂留有约0.1105亿m3的调峰库容。额定工况下，控制西霞院反调节水电站水轮发电机组发电水头在11～13m，发电水头以11m为基数，每增加1m，单台机组发电出力可以增加0.2万kW，增收效益约1.44万元/d·台；小浪底水力发电厂发电机组每增加1m发电水头，单机增加出力6.7万kW，增收效益约2.0万元/d·台。

（5）优化机组开停组合。小浪底水力发电厂每2台发电机组机共用一条尾水洞。在额定工况下同时开共用1条尾水洞的2台机组，发电尾水位升高约2.1m，等于同样运行工况下17m3/s发电流量损失。下泄流量小于900m3/s，优化开机组合，在相同的运行工况下，可多发电约13.4万kW·h/d，增收发电效益约4.0万元/d·台。

（6）精准预报优化调度。上游来水是制约水力发电的瓶颈，通过建立调度管理系统，及时、准确掌握未来某段时间的降雨、上游来水预报，以及河南省电网次日或者未来某时段的负荷预测，根据水调部门的水调指令及电力调度部门发电计划，分析确定小浪底水利枢纽小浪底水力发电厂-西霞院反调节电站水轮发电机组的综合运行方式，确保机组高效、灵活运行。

4 结束语

价格策略的3大中心是：成本、需求和竞争，实现小浪底水利枢纽优化调度、经济运行，可以降低价格成本，提高市场竞争力。实践证明，小浪底水利枢纽梯级反调节电站优化调度方式的分析是必要的，该优化调度模式也是可行的。