AGC控制模式下的桐梓林电厂水库运行风险控制

窦学刚

（雅砻江流域水电开发有限公司集控中心，四川 成都 610051）

1 引言

桐子林水电站，距上游二滩水电站18 km，距雅砻江与金沙江汇合口15 km，是雅砻江水电基地最末一个梯级电站，是国家西部大开发战略的标志性工程。电站装机4台15万kW机组，总容量为60万kW，与上游锦屏一级、二滩水库联合运行设计枯水年枯水期平均出力22.7万kW，多年平均发电量29.75亿kW·h。

桐梓林电厂属于低水头大流量的径流式电站，并且承担电网的调峰调频功能。长期运行中发现，桐梓林电厂在AGC控制模式下运行后，水库水位极易陡涨陡落，给水库运行及电站下游人员安全带来安全风险。近几年，随着政府部门防汛管理职责的进一步细化，对电站水库水位变化、电站下泄流量变化的监视控制都提出了更严格的要求。特别是对电站下泄流量的预警时间要求严格。怎样在自动发电控制模式下为电网提供最大的调节能力和备用容量，控制水库运行的风险成为了实时调度过程中的一大难题。

2 桐梓林电厂水库概况

桐梓林电厂为径流式电站，大坝为混凝土重力坝，桐子林水电站水库最大坝高66.63 m，坝顶长度468.7 m，正常蓄水位为1 015 m，总库容0.912亿m3，水库具有日调节性能力。坝址位于二滩电厂下游18 km。与上游二滩电厂分属国调西南分中心和调度调度。桐梓林电厂在设计之初时按照与二滩电厂基本同步调峰方式运行，但是因电网的不断发展二滩与若水两个电站目前在实时运行过程中没有严格的保持同步运行，造成水库水位控制难度非常大。调节系数β=0.146/600=0.025%

表1 桐梓林电厂库容及发电能力特性曲线

3 桐梓林电厂AGC概况

桐梓林电厂AGC属于AGVC系统的一部分，由南瑞公司提供。AGVC系统集成于计算机监控系统，属于监控系统高级运算功能，不需要独立的硬件设备。AGC调节权限分为厂站设值权、集控设值权、调度设值权。自2020年1月15日以来，桐梓林电厂AGC系统投入调度侧控制，有调度下发设定值。AGC可以实现全厂机组按照调度下发的总有功设定值、有功曲线自动发电控制，机组间的分配原则为平均分配。

2020年1月，桐梓林电厂按照调度要求，参与AGC辅助服务市场试运行，AGC系统正式投入调度侧远方闭环控制。AGC投入调度远方控制以来各功能运行正常，调度下发各出力能及时跟踪到位，机组运行稳定。但是在负荷控制外，也使得电厂运行的安全问题不断的凸显。

4 桐梓林电厂泄洪预警条件

按照当前流量以及拟增减流量的大小来决定是否预警，当达到以下条件时需要提前40 min预警：

基础流量＜2 000 m3/s，启闭泄洪闸增减流量≥663 m3/s (尾水位涨落约0.9 m)。

2 000 m3/s≤基础流量＜4 000 m3/s，启闭泄洪闸增减流量≥829 m3/s (尾水位涨落约1.1 m)。

基础流量≥4 000 m3/s，启闭泄洪闸增减流量≥1 657 m3/s (尾水位涨落约1.5 m)。

5 桐梓林电厂AGC投入调度侧运行后的风险与控制策略

桐梓林电厂AGC投入调度侧运行后，调度按照系统需要即向桐梓林电厂AGC下发设定值执行。调度实时下发全厂出力值直接导致实时调度过程无法准确把控电站未来时间负荷大小、变化幅度、变化速度，特别是在汛期上游安宁河来水存在不确定性，更是增加实时安全调度难度，并且下游水位也会因为桐梓林电厂的负荷大幅波动造成下游水位陡涨陡落威胁人员的安全（某日负荷大幅波动下水库水位如图1）。

图1 某日桐子林坝前水位

图1 中显示，当日水位最低为1 010.41 m，低于死水位1 012 m，运行在排沙水位。在4.5 h后水位快速涨至1 014.25 m。平均每小时涨幅为0.86 m，占可安全调节水位（1 014.5-1 012=2.5 m）的34.4%，即在运行过程中按照当时水位上涨速度2.9 h即可从死水位涨至开闸泄水水位。

图2 桐子林全厂有功

其具体风险有以下几点：

（1）下游河道水位陡涨陡落风险：AGC运行下，汛期桐梓林电厂参与攀西地区风光水互补调度运行，日计划曲线或实时负荷调整存在“陡涨陡落”的特点，导致下游水位陡涨陡落安全风险；因来水突然变化，紧急泄洪闸门操作导致下游水位陡涨陡落安全风险。相应应对策略见表2。

表2 应对策略

（2）泄洪闸门操作预警时间不足风险：汛期AGC运行下，主要通过调整泄洪闸门方式控制水库水位，因实时来水或负荷突然大幅度变化，导致紧急调整泄洪闸门预警时间无法满足防洪预警提前40 min通知的要求，存在很大的安全隐患。相应应对策略见表3。

表3 应对策略

根据现场水利设施特性制作了执行弃水操作决策参考表，供实时调度人员在工作中参考使用。

表4 执行弃水操作决策参考表（水位上涨）

表5 执行退出AGC运行水位/流量差决策条件对应表4（水位下降）

（3）水位突破死水位风险：在来水较发电流量小很多时，如来水枯期或者汛期来水较少时，水库水位会快速下降，此时泄洪闸门已全关，无法继续通过调整泄洪闸门方式控制水位，持续发展将导致水库水位低于死水位造成水工建筑被冲刷破坏或机组吸入砂石被破坏的风险。相应应对策略见表6。

表6 应对策略

6 结论

就当前桐梓林电厂投入AGC后的实际运行情况来看，在来水枯期电站的水位控制完全依赖调度AGC下发的负荷大小，实际能采取的保证安全的措施几乎都是对未来负荷不确定条件下的后补解决方法，不能对风险进行根本上的预控。但是通过两年多的运行情况来看，桐梓林电厂水位控制均在安全范围内，未发生安全事故，各预控措施效果较好。