浅谈水利枢纽发电优化调度

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［关键词］飞来峡水利枢纽;水库调度;水量利用率;优化调度

1枢纽概况

飞来峡水利枢纽位于北江干流中下游，广东省清远市辖区内，上游距英德市50km，下游距清远市33km，属河道型大型水库，是以防洪为主，兼有航运、发电、水资源调配及改善生态环境等综合效益的水利枢纽，是调蓄北江洪水的关键性工程。坝址控制流域面积34097km2，占北江流域面积的73%，水库总库容19．04亿m3，防洪库容13．36亿m3，正常蓄水位24．0m，发电最低水位20m，发电库容2．29亿m3，多年平均流量1100m3/s，年来水量347亿m3，电站安装有4台单机容量35MW的灯泡式贯流机组，机组发电水头3．61～13．59m，设计多年平均发电量5．54亿kW•h，年来水量利用率63．4%，装机年利用小时数3948h。

2枢纽调度现状

2．1发电运行调度规则

飞来峡水利枢纽发电运行调度采用24h预报预泄的调度方式，随着入库流量的增大而降低库水位运行。当坝址流量小于1700m3/s时，库水位维持在24m运行，以控制英德发电回水位不超过24．5m为原则，水库发电预泄调度规则，见表1。

2．2枢纽现有调度方法

北江流域地处亚热带气候区，高温多雨，既受冷暖气团交绥锋面雨的影响，又受南海台风波及，流域年降水量在1400～2500mm之间。北江干流的英德至清远是稳定的暴雨中心，最大年雨量及短历时最大暴雨均集中在这个地区，所以飞来峡水利枢纽的洪水由暴雨形成，又因流域坡降较陡，河流水系呈羽状分布，洪水汇流迅速，猛涨暴落，具有山区河流的特点。流域大调节库容小的不完全日调节特点决定了飞来峡水利枢纽水库调度具有很大的复杂性和不确定性。目前飞来峡水利枢纽水库调度采用广东省气象台(南海海洋气象预报中心)短期天气预报成果进行24h预报预泄调度，考虑目前水文气象预报对降雨量、降雨时空分布等方面的精度还不是很高，调度人员控制水库高水位运行，并采用落地雨作为调度决策的依据，即通过飞来峡水利枢纽自建的水情遥测系统监测到飞来峡坝上流域实际发生降雨，再结合上游水库运行情况进行水文预报，利用洪水的预见期按照水库调度规则进行水库预泄调度。这种调度方法增强了来水预报的确定性，维持了洪水入库之前时段水库高水位运行，提高了水头发电效益，但是人为的缩短了来水预见期，无法通过发电提前预泄库水位，达到增加发电量的目的。

2．3枢纽水量利用现状

枢纽自1999年7月中旬第一台机组投产运行以来，已运行了20年。截至2018年，累计发电超过99．78亿kW•h，发挥了巨大的经济效益，但从发电经济效益指标来看不甚理想，年均发电量为5．27亿kW•h，比设计多年平均发电量5．54亿kW•h少0．27亿kW•h，平均年来水量利用率为57．8%，为设计多年水量利用率63．4%的91．2%;从全年看，丰水年的水量利用率均不超过53．2%，平水年的水量利用率均不超过62%，枯水年不到60%，只有较特枯水年水量利用率才高于设计多年水量利用率63．4%。枢纽汛期(除几个较特枯年份外)水量利用率很低，普遍在50%以下，枯水期(除2016年)则较高，普遍在80%以上。见表2。从表2分析可知，来水量越大，径流年内分配越平均，发电效益越高，水量利用率也越高，汛期的水量利用率挖潜空间比枯水期的要大。

3基于发电效益最大化的调度方式

根据机组出力及发电量计算公式，在飞来峡水利枢纽电站灯泡式贯流机组发电效率基本在95%以上的情况下，实现发电效益最大化的主要技术指标是流量和发电水头，因此，可通过减少弃水提高水量利用率及维持高水头的调度方式来提高发电量。

3．1减少弃水，提高水量利用率

3．1．1洪水来临前大胆发电腾库当预报飞来峡坝上流域未来3d有中雨及以上且大范围的降雨过程时，根据预报的降雨历时、降雨强度和上游白石窑水电站、支流连江高道西牛水利枢纽还有支流滃江长湖水电站的出库流量及其水位、发电机组情况进行动态估算，可将库水位通过发电提前降至23m，甚至降至22m，延长可发电运行水头，增加发电效益。飞来峡水电站发电过流能力为190～2033m3/s，正常水位下，4台机组满发所需流量约为1400m3/s，因此，只有在场次洪水前期入库流量小于1400m3/s时，才能通过增加发电进行预泄，提高发电效益，否则只能通过开闸弃水进行预泄调度。

3．1．2及时拦蓄洪尾抬高发电水头在场次洪水结束前，通过对场次洪水退水过程的准确预报，及时拦蓄洪尾提高发电水头，减少弃水，提高水库水量利用率，体现发电优化调度增加发电效益。按照水库设计要求，入库流量退至4000m3/s时，水库开始回蓄调度，控制出库流量不超1800m3/s，不低于860m3/s。但从多年调度分析可知，受上游各水利工程运行影响，在入库流量5000m3/s时就可进行回蓄调度，将库水位回蓄至20m。

3．1．3保持机组安全运转而不停机此情况主要是对洪峰流量在4000～5500m3/s的场次洪水过程。根据调度规则，以控制英德发电回水位不超过24．5m为原则，在入库流量小于4000m3/s的发电调度阶段，库水位控制在20m～24m;入库流量大于4000m3/s后，水库进入预泄调度过度阶段，库水位需从20m降至18m，此过程由于水头过低，无法满足机组发电最低水头3．61m，导致机组停机。但根据多年水库调度实际总结，在洪峰流量4000～5500m3/s的场次洪水过程，库水位可不降至20m以下，实现既满足水库防洪调度要求及安全，兼顾英德水位不超24．5m的要求，又可实现机组安全运转而不停机，减少停机时间，提高水量利用率，增加发电效益，见表3。

3．2枢纽维持高水头运行

(1)主汛期(5～6月):由于来水量大，水库发生场次洪水频率大，5月、6月多年平均入库流量分别为2291、2534m3/s，比正常水位下4台机组满发所需流量1400m3/s多64%、81%，因此，在主汛期，库水位维持在23．5m运行，在保证电力系统调度需求的前提下，尽可能地满负荷运行。(2)非主汛期(4月、7月～10月15日)和枯水期(10月16日～3月):水库发生场次洪水频率小，非主汛期水库调度最高库水位不超24m，枯水期水库调度最高库水位不超24．5m。在保持高水位的前提下，根据来水量决定发电计划，尽量降低发电耗水率，如果机组参与电网调峰或某一段时间因执行水量调度方案把水位降得较低，结束后应及时回蓄至高水位。(3)每场洪水过后及时清理机组进水口垃圾，降低水头损失，保证机组大发满发。在场次洪水过程中，大量的垃圾在水流的作用下会堆积在电站进水口前，使机组水头损失增大(正常情况下的损失为0．2～0．4m)，甚至会使4台机组全停或降低出力运行，造成发电量损失，见表4。所以场次洪水过后应及时清理机组进水口垃圾，降低水头损失，保证机组能大发满发。

4结语

通过采取上述优化调度方式，可提高飞来峡水利枢纽的发电效益。但水库优化发电调度需建立在高精度的水文预报的前提下，只有充分掌握水雨情，做出较科学、准确的水文预报成果，才能及时优化发电调度，提高发电效益。因此，我们应该结合实际工作，不断总结分析，不断提高预报调度水平，进一步完善提高水情遥测预报系统的实用性和可靠性，达到水库优化调度对预报精度的要求。

参考文献

［1］蔡旭东．提高飞来峡水利枢纽发电效益的调度措施．中国农村水利水电．2006(3)

［2］水利部珠江水利委员会勘测设计研究院．广东飞来峡水利枢纽水库运行调度设计专题报告(修订本)．广州．1999

作者：叶芳 单位：广东粤海飞来峡水力发电有限公司