水电站优化调度分析论文

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一、马回电站简况

马回水电站是四川嘉陵江流域梯级开发的第九级，以发电为主、兼顾航运，距蓬安县城11公里，其上游有已建成的宝珠寺水电站(装机70方千瓦，具有不完全年调节性盲能)。

嘉陵江流域属暖湿的亚热带季风气候，多年平均降雨量994.9mm。马回水电站坝址以上流域面积74645km2，多年平均径流量279亿m3多年平均流量816m3，河道正常蓄水位292.70m，总库容9132万m3，发电死水位292.00m，死库容8178万m3，调节库容为954万m3，消落深度为0.70m，具有日调节性能。

马回水电站总装机容量8.61万kW，分三个阶段建成：70年代建成5×800kW的径流式电站(简称小站)，后改造为5×2000kW，单机引用流量22.78m3/s；90年代初引进奥地利依林公司灯泡贯流式发电机组，建成2×2.305万kW的大站，单机引用流量225m3/s；2000年利用已有的大坝、船闸等水工建筑物，大站扩建了2×1.5万kW的轴流转浆式机组，单机引用流量151.71m3/s。电站设计水头11.4m，总引用流量867.32m3/s，是蓬安县地方电网的骨干电源，实行自发自供，并通过110kV线路与国家电网并网，余电上网。

电站的负荷分为县内负荷和上网负荷。县内工业用户较少，主要是商业和民用电，这部分负荷多集中在早晚高峰用电，深夜低谷用电少，但必须优先保障供电。为了消化丰水期的富余电量，县内还建有高耗能企业，根据系统现有发电装机和可发电量，枯水和平水期不能完全满足高耗能企业用电，这部分用户按计划安排供电，主要在丰水期生产。上网负荷是指向大电网送电。与省电力公司签定的上网协议，确定上网容量为5.61万kW，上网电量按全省的平均利用小时计算，按省调度中心下达的负荷曲线运行，考核非常严格，每两分钟考核一次超欠电量，因此我们必须按规定严格保证上网负荷。

二、水库调度

马回电站是利用河流自然弯道，裁弯取直，修建拦河大坝提高水头发电，属于径流式电站，但可通过坝址以上河道蓄水进行日调节。

1.来水流量分析。嘉陵江水势平缓，自然落差小，电站主要通过上游亭子口、金银台水文站的水文预报资料进行来水流量预测。由于嘉陵江来水流量变化复杂，水文、气象预报还不够准确，加之地方电网峰谷负荷变化大，难以利用来水流量进行平衡调节。如当预报上游出现一个较大流量、而实际来水量小于预报的流量时，按预报来水量安排运行方式，可能造成水位下降很快，甚至不能保证机组的连续出力，使发、供电受到严重的影响。相反，如果预报上游来水量小而实际来水量大时，可能造成水位上升很快，甚至提闸放水而造成大量弃水。因此，为了充分合理地利用来水流量，并考虑防洪、通航、发电之间的协调和满足其它部门对河道水位提出的要求，尽可能实现优化运行，应根据水文预报(除亭子口和金银台的水文预报外，还应对宝珠寺电厂下泄流量进行分析)、负荷情况、实际水位等因素进行综合分析，对有限的可调库容实行动态调度。

2.日运行方式。如果按设计要求保持在正常设计水位时，根据来水流量的多少增减负荷，这种运行方式在人库流量不是随负荷变化而变化的情况下，不能满足负荷变化的要求。电站从投运以来，由于泥沙淤积严重，原设计调节库容已减少1/3以上。为了加大有效调节库容，每年枯、乎水期用草袋装上黄泥加高溢流坝0.6m，使蓄水高程达到293,30m(略低于大坝泄洪冲砂闸门顶部高程)，并控制在293.25m内运行。水位抬高后，增加了可调库容量850万m3，可调节电量25万kW.h。为了充分利用丰枯、峰谷电价政策，提高综合电价水平，结合系统实际，采用了以下几种运行方式：

(1)在枯水期或平水期的枯水时段，当日平均入库流量小于150m3/s、库区水位低于292.70m时，电站降低出力，按主要供县内用电、上网保持最低负荷3万kW来安排日发电负荷曲线。

(2)在枯水期峰水段或平水期的平水段，当日平均入库流量大于150m3/s、小于400m3/s、库区水位高于292.70m时，充分利用有限的调节库容实行动态补偿调节。根据亭子口、金银台水文站8时、14时、20时的来水流量预报和大坝水位预测(亭子口来水流量经24小时、金银台来水流量经12小时后入库)，利用有效库容和消落水位，结合负荷的变化，在保证出力水位调度线和加大水位出力调度线上进行动态补偿调节。具体调节方法是：每天23时至次日7时降低出力，提高水位至293m以上；7时至11时加大出力调早峰，水位降至292.70m左右；中11时至19时降低出力，提高水位至293m以上，为晚高峰做准备；19时至23时加大出力调晚高峰，水位降至292.50m以下，但最低不能低于292.40m，如果低于此水位，由于来水流量较小，将难以恢复至正常水位。这种运行方式，充分利用了有效库容，较好地解决了入库流量不足和早晚高峰多发电的问题。

(3)在乎水期的峰水段或峰水期的平水段，当日平均入库流量大于400m3/s而小于800m3/s、库区水位高于292.70m时，23时至次日7时降低出力，提高水位至292.80m以上；7时至11时加大出力调早峰，水位降至292.50m以下；11时至19时平段降低出力，提高水位至292.80m以上，为晚高峰做准备；19时至23时加大出力调晚峰，水位降至292.50m以下，但最低水位不能低于292.20m。这种运行方式也是充分利用有效库容进行补偿调节，尽量避免弃水。

(4)当日平均入库流量大于867.32m3/s(丰水期)时，溢流坝的草袋将被冲掉，电站日运行比较平衡，按最大发电出力及峰平谷负荷预测安排日负荷曲线。

三、优化机组运行方式

马回水电站有不同时期修建的三个厂房，分别安装了定浆式、灯泡贯流式、立轴转浆式共9台机组，不同类型机组参数如效率、耗水率等有一定差异。运行中，机组既要担任基荷，又要担任腰荷、峰荷和备用。由于系统负荷变化较大，开停叽次数较多，机组组合运行方式也多。为了进行优化调度，测算了三种类型机组在发电量一定时不同水位的耗水量。

1.从表一可知，不同类型机组，耗水率有明显差别。发电量一定时选择何种组合运行方式所耗水量最小，或者说在相同流量下选择何种组合运行方式所发电量最多，要根据入库流量、负荷变化情况来灵活安排。上网负荷是通过大站110kV线路送人大网，根据上网协议，在任何运行方式下，大站必须开一台以上机组，才能满足系统对上网点的考核。在发电设备完好情况下，根据系统负荷情况，按先选耗水率低机组运行的原则列出机组的组合运行方式。

以上任何运行方式，大站必须有一台机组作调节，其余机组担任基荷。

2.发电机出力大小主要取决于流量和水头。入库流量受天然降雨和上游来水多少的制约，人为无法控制，而控制发电水位，可以获得增量发电效益。在机组正常运行情况下，下游水位变化不大。不考虑下游水位变化对发电的影响，当上游水位提高(草袋加黄泥)，从表三可以看出对发电出力影响很大。水位控制及发电增量表。

从表三可以看出：在高于正常水位292.7m、运行水头11.4m时，上游水位越高，同样的水量，增发电量越多，发电效益越好，这在枯水期特别重要。在低于正常水位292.7m下运行，将减少发电量。但是，上游水位不能超过293.30m，否则将造成大坝溢流弃水。

总之，要充分利用水资源、最大限度地发挥电站发电效益，要从以下几方面实行优化调度：一是及时、准确了解上游水文站的水文预报资料，并根据上游调节库容下泄流量对来水量进行分析，作好次日负荷预测，确定运行方式；二是合理利用电站有效库容，尽可能提高上游水位；三是要利用丰枯、峰谷电价政策，尽量做到早晚高峰多发电，提高综合电价水平；四—是机组的组合运行方式，按效率高、耗水率低优先的原则。