馮歡

摘 要：清水河位于貴州省中部，屬長江流域?yàn)踅担菫踅杏斡野遁^大的一級(jí)支流。大花水、格里橋水電站是清水河干流水電梯級(jí)規(guī)劃中的第三、第四個(gè)梯級(jí)，兩站投運(yùn)后形成了一個(gè)小型梯級(jí)調(diào)度關(guān)系。為了充分發(fā)揮梯級(jí)水庫間的水文補(bǔ)償和庫容補(bǔ)償能力，獲得更多的綜合利用效益，在提高水庫管理人員專業(yè)技術(shù)水平的同時(shí)，對(duì)清水河流域的水文徑流、電站運(yùn)行資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，分枯、汛期對(duì)水庫運(yùn)行水位進(jìn)行優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)梯級(jí)電站的優(yōu)化調(diào)度。

關(guān)鍵詞：清水河流域；梯級(jí)水庫；優(yōu)化調(diào)度；效益

中圖分類號(hào)：TV697.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）16-0094-02

1 電站概況

貴州烏江清水河水電開發(fā)有限公司（以下簡(jiǎn)稱清水河公司）成立于2004年，公司的主要任務(wù)是開發(fā)清水河流域的水能資源。目前，清水河公司下轄大花水、格里橋兩個(gè)水電站，大花水電站（裝機(jī)2×100 MW）于2007-11投產(chǎn)發(fā)電，格里橋水電站機(jī)組（裝機(jī)2×75 MW）也已于2010-02和2012-03投產(chǎn)發(fā)電。

大花水電站是清水河干流水電梯級(jí)規(guī)劃中的第三個(gè)梯級(jí)，電站位于清水河中游，大花水壩址控制流域面積4 328 km2，壩址多年平均流量75.8 m3/s，年徑流量2.41×108 m3。電站水庫正常蓄水位868.00 m，死水位845.00 m，調(diào)節(jié)庫容為1.355×107 m3，庫容系數(shù)為0.056，水庫具有不完全年調(diào)節(jié)能力。格里橋水電站是清水河干流水電梯級(jí)規(guī)劃中的第四個(gè)梯級(jí)，正常蓄水位為719.00 m，死水位為709.00 m，調(diào)節(jié)庫容1.881×107 m3，屬日調(diào)節(jié)水庫，調(diào)節(jié)性能較差。

大花水、格里橋水電站均位于清水河流域，格里橋水電站距上游大花水電站廠房約21 km，距離較短，形成了一個(gè)小型的梯級(jí)調(diào)度模式。兩站工程規(guī)模適中，地理位置優(yōu)越，距負(fù)荷中心近，工程的主要任務(wù)是發(fā)電，為貴州東部電網(wǎng)供電，是東部電網(wǎng)的主要支撐電源，同時(shí)，在貴州電力系統(tǒng)中，它們還承擔(dān)著調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用等任務(wù)。

2 研究背景及意義

隨著生產(chǎn)經(jīng)營管理理念的不斷轉(zhuǎn)變，清水河公司已經(jīng)認(rèn)識(shí)到單一電站的水庫調(diào)度運(yùn)行方式較為簡(jiǎn)單，遠(yuǎn)不如梯級(jí)聯(lián)合水庫經(jīng)濟(jì)調(diào)度的運(yùn)行情況復(fù)雜，而且其對(duì)水資源的整體利用效率不高。當(dāng)格里橋水電站建成并投運(yùn)后，如何能夠既滿足梯級(jí)電站的防洪安全調(diào)度，又滿足電站水庫經(jīng)濟(jì)調(diào)度的需要，發(fā)揮小流域梯級(jí)電站的整體效應(yīng)，已經(jīng)成為了清水河公司必須重視和亟待解決的課題。課題研究方向也將解決流域內(nèi)水資源利用三個(gè)方面的問題：①協(xié)調(diào)水能資源在時(shí)間和空間上的再分配；②提高電站安全防洪度汛能力；③提高水能利用效率，實(shí)現(xiàn)水庫節(jié)能優(yōu)化調(diào)度。

因此，在新形勢(shì)下，為了取得更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，組織開展和探索、研究清水河小流域梯級(jí)聯(lián)合水庫優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行方式具有非常重要的意義。

3 梯級(jí)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度管理的具體措施

3.1 數(shù)字化管理流域梯級(jí)電站

清水河公司積極采用先進(jìn)的技術(shù)手段，建立并投入運(yùn)行了清水河流域水調(diào)自動(dòng)系統(tǒng)，規(guī)模為1個(gè)中心站（大花水電站），22個(gè)遙測(cè)站點(diǎn)，并于2010年實(shí)現(xiàn)了與烏江公司中心站的連接。系統(tǒng)運(yùn)行以來，公司先后對(duì)流域水調(diào)自動(dòng)系統(tǒng)的通信組網(wǎng)方式、系統(tǒng)平臺(tái)、洪水預(yù)報(bào)和圖形報(bào)表等不斷完善和優(yōu)化。目前，采用VHF/GSM、光纖/GSM、GSM/Inmarsat-c、光纖/Vsat四種雙信道混合組網(wǎng)的通信方式，這樣確保了系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

水調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)滿足了水調(diào)實(shí)際生產(chǎn)的需要，功能設(shè)置考慮了水調(diào)工作的特點(diǎn)，將多種類、多時(shí)段（實(shí)時(shí)和歷史）的數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，集實(shí)時(shí)監(jiān)視、綜合應(yīng)用和統(tǒng)計(jì)分析于一體，實(shí)現(xiàn)了水調(diào)數(shù)據(jù)分析的圖形化、報(bào)表化，使水調(diào)人員能及時(shí)、詳細(xì)掌握水庫流域的降雨量和運(yùn)行情況，大幅提高了水調(diào)人員的工作效率。

3.2 注重人才培養(yǎng)，加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)

為了做好清水河流域的水庫調(diào)度工作，清水河公司積極組織“內(nèi)培為主，外培為輔”的技術(shù)培訓(xùn)活動(dòng)。近幾年來，水庫專業(yè)管理人員共參加了3期烏江集控中心水情人員專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，并在培訓(xùn)后開展資格認(rèn)證考試，7位水情人員獲得了水庫調(diào)度員資格，實(shí)現(xiàn)了水情值班人員持證上崗工作。同時(shí)，還組織相關(guān)人員參加了2期由水情系統(tǒng)供應(yīng)商南瑞公司開展的應(yīng)用培訓(xùn)。通過開展一系列有目的、有計(jì)劃的技術(shù)培訓(xùn)工作，不斷強(qiáng)化職工的專業(yè)理論知識(shí)和技能。

由于新技術(shù)、新觀念的不斷應(yīng)用和發(fā)展，清水河公司水情人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和技術(shù)水平都有了很大的提高。水情人員在計(jì)算機(jī)管理和應(yīng)用、水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)、水文預(yù)報(bào)、水庫調(diào)度及其他水務(wù)管理方面都有了進(jìn)步。近幾年來，隨著清水河公司的規(guī)范化管理，水務(wù)管理也逐步向規(guī)范化、制度化的方向發(fā)展，人員素質(zhì)已基本滿足水庫梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度的要求。

3.3 提高水文預(yù)報(bào)精度

清水河公司對(duì)清水河流域范圍內(nèi)的17個(gè)小水電進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，對(duì)大花水水庫上游的松柏山水庫、花溪水庫、阿哈水庫、下壩水電站等較大的水庫資料進(jìn)行了核實(shí)。通過一系列的調(diào)查工作，調(diào)查人員熟悉了大花水、格里橋水庫上游水利設(shè)施建設(shè)的分布情況，理清了各水庫之間的相互關(guān)系，也掌握了其泄洪能力，并以此分析了在不同洪水量級(jí)條件下各水庫泄洪時(shí)洪水進(jìn)入大花水水庫庫區(qū)的時(shí)間，為清水河流域內(nèi)洪水預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性提供了保障。

精度較高的水文預(yù)報(bào)使清水河公司在協(xié)調(diào)防洪、興利用水之間的矛盾時(shí)，在一定的遇見期內(nèi)可以提前計(jì)算入庫洪水的流量和洪量等參數(shù)。有效利用精度較高的短中期水文和氣象預(yù)報(bào)，能夠在汛期提前防御洪水，確保防洪安全，在后汛期和汛末能夠最大程度地抬高水位，提高后期興利的效益。中長期水文預(yù)報(bào)具有較長的預(yù)見期，在防汛工作中，結(jié)合短期洪水預(yù)報(bào)，在一定程度上掌握了整個(gè)防汛斗爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。

3.4 制訂水庫優(yōu)化調(diào)度方案

3.4.1 大花水電站

基本資料的選擇是以大花水水電站歷年的運(yùn)行資料為主，并參考水文系列資料，以最不利于大壩安全運(yùn)行條件為原則，選取歷年入庫的洪水資料，以最大一場(chǎng)洪水洪量分析水位允許到達(dá)的下限值（產(chǎn)生的洪量越大，水庫需要預(yù)留的防洪庫容也就越多，水位相應(yīng)地就會(huì)變低），以月多年平均洪量確定水位運(yùn)行的上限值，排除偶然性事件，由此確定大花水水庫在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行過程中各個(gè)時(shí)期的水位控制范圍。

通過計(jì)算可知，大花水水庫年水位分期控制為：汛初（5月），大花水水位為850.07～859.75 m；汛中（6—7月），大花水水位維持在845.0 m；汛中（8—9月），大花水水位維持在863.0～867.0 m；汛末（10月），大花水水位為865.64 m；枯期（11月—次年4月），大花水水位維持在868.0 m（863.0～868.0 m，枯期最低運(yùn)行水位不得低于863.0 m）。

3.4.2 格里橋水電站

3.4.2.1 利用補(bǔ)償調(diào)節(jié)作用優(yōu)化水位運(yùn)行方式

格里橋水庫入庫徑流絕大部分是由上游大花水水庫發(fā)電水量供給，區(qū)間流量較少。當(dāng)進(jìn)入汛期時(shí)，大花水電站根據(jù)來水情況和庫存水量適時(shí)調(diào)整和控制補(bǔ)償水量，來水較大、庫水位較高時(shí)，要保證兩站一條線滿發(fā)電量；而在枯水期，格里橋水電站由于受調(diào)節(jié)能力的限制，大花水電站則利用水庫存蓄的水量加大出力發(fā)電，為下游格里橋水電站補(bǔ)償水量，提高運(yùn)行水位，降低耗水率，增加發(fā)電量。這樣的聯(lián)合調(diào)度的優(yōu)點(diǎn)是：①可以提高水量的重復(fù)利用率，增加兩站的發(fā)電量；②兼顧了格里橋水電站，優(yōu)化了其運(yùn)行方式，從而實(shí)現(xiàn)梯級(jí)水庫運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3.4.2.2 掌握來水特性，分期控制運(yùn)行水位

分別以汛期和枯期大花水至格里橋區(qū)間（以下簡(jiǎn)稱“大格區(qū)間”）流量的時(shí)期變化為基礎(chǔ)，對(duì)區(qū)間流量進(jìn)行分析、討論，以此優(yōu)化格里橋水電站在不同條件下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水位。

3.4.2.2.1 大格區(qū)間流量分析

格里橋電站入庫流量主要由大花水電站出庫流量、支流蛤蚌河和冷水河天然徑流三部分組成。根據(jù)2010—2011年流量數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計(jì)分析，在枯期，當(dāng)大格區(qū)間面雨量達(dá)到20 mm左右時(shí)，并在持續(xù)小雨的情況下，區(qū)間流量可達(dá)到20～35 m3/s；當(dāng)流域內(nèi)持續(xù)小到中雨時(shí)，區(qū)間流量在10～20 m3/s之間。

3.4.2.2.2 基本資料選擇和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水位分析

汛期，兩站機(jī)組滿發(fā)，區(qū)間流量取最大值35 m3/s；枯期，兩站機(jī)組滿發(fā)，區(qū)間流量值取15 m3/s。

汛期：大花水電站滿發(fā)流量175 m3/s，最大區(qū)間流量35 m3/s，格里橋電站凈入庫流量25 m3/s，當(dāng)水位漲至719.0 m時(shí)，需要21.98 h。在汛期內(nèi)，由于天氣形勢(shì)變化無常，暴雨頻繁，再加上格里橋電站調(diào)節(jié)庫容小，電站防汛壓力大，所以，建議汛期格里橋電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水位還是保持在717.0 m。

枯期：當(dāng)格里橋水電站枯期運(yùn)行水位控制在718.00 m，大花水電站滿發(fā)流量為175 m3/s，最大區(qū)間流量為15 m3/s，格里橋電站凈入庫流量為5 m3/s時(shí)，水位漲至719.0 m需要109.9 h，約4.6 d。在枯期，大花水電站發(fā)電流量和區(qū)間流量不可能連續(xù)4 d達(dá)到175 m3/s和15 m3/s，即使都達(dá)到了最大流量，在接近5 d的調(diào)節(jié)時(shí)間里，通過大花水電站運(yùn)行方式調(diào)節(jié)，完全可以保證格里橋電站的運(yùn)行安全。因此，在枯期，格里橋電站水位控制在718.0 m運(yùn)行是可行的。

結(jié)論：格里橋水電站汛期水位在717.0 m左右運(yùn)行，枯期水位可抬高到718.0 m左右運(yùn)行，這種運(yùn)行方式是可行的。

4 梯級(jí)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度管理的實(shí)施效果

4.1 梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)施梯級(jí)聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度管理后，大花水、格里橋水電站耗水率指標(biāo)逐年提高，節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效益顯著。

通過對(duì)流域大花水和格里橋水電站的梯級(jí)優(yōu)化調(diào)度管理運(yùn)行方式的探索、研究和實(shí)踐，結(jié)合流域來水特性，不斷深挖大花水、格里橋水電站的發(fā)電潛力，分時(shí)期對(duì)其水位進(jìn)行優(yōu)化控制，這是清水河公司在開展管理現(xiàn)代化創(chuàng)新活動(dòng)中的重大舉措。公司提出的水庫經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式對(duì)提高格里橋水電站水資源利用水平和增加發(fā)電效益有非常明顯的效果。

大花水電站經(jīng)過優(yōu)化調(diào)度管理后，2012年比2011年耗水率降低了6.92%，按2011年發(fā)電水量計(jì)算，增發(fā)電量1.658×107 kW·h，折合經(jīng)濟(jì)效益446萬元。2013年，優(yōu)化運(yùn)行方式后，格里橋水電站耗水率比2010年降低了9%，經(jīng)過計(jì)算，2013年比2011年增發(fā)電量3.363×107 kW·h，按上網(wǎng)電價(jià)0.269元/kW·h計(jì)算，直接經(jīng)濟(jì)效益比2011年增加了約905萬元。

4.2 梯級(jí)聯(lián)合調(diào)度環(huán)境效益

水資源是作為清潔能源被利用的，水電不僅可以代替部分火電、核電，具有調(diào)峰的優(yōu)點(diǎn)，在電網(wǎng)安全運(yùn)行中還起到了非常重要的作用，可以提高水資源的利用效率而基本上不改變水質(zhì)、不排放污染物。

梯級(jí)水庫聯(lián)合調(diào)度調(diào)節(jié)也在一定程度上減少了火電等一次性能源的發(fā)電量和電力生產(chǎn)對(duì)一次性能源的消耗，緩解了日益緊張的能源壓力，而且梯級(jí)水庫比單個(gè)水庫的抗御洪、澇、旱、堿等自然災(zāi)害的標(biāo)準(zhǔn)要高。同時(shí)，梯級(jí)水庫聯(lián)合調(diào)度還降低了災(zāi)害的影響程度，有效地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境和生物的生存生境，減少了水災(zāi)、旱災(zāi)對(duì)人類和動(dòng)、植物造成的破壞，減少了水土流失和土壤侵蝕，也減少了洪水造成的污染擴(kuò)散和疾病流行，為人們提供了相對(duì)穩(wěn)定、安全的生活和生產(chǎn)環(huán)境。

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〔編輯：白潔〕