張心娜

（黃河小浪底水資源投資有限公司，河南 鄭州450000）

0 小浪底水利樞紐概述

小浪底水利樞紐位于黃河干流中下游的最后一道峽谷處，河南省孟津縣境內(nèi)，按照“以水定電”原則，受到黃河水利委員會(huì)和河南省電網(wǎng)的雙重調(diào)度，水調(diào)決定電調(diào)。

小浪底水利樞紐下設(shè)小浪底水力發(fā)電廠、西霞院反調(diào)節(jié)水電站。小浪底水力發(fā)電廠安裝6臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組，設(shè)計(jì)庫容為126億m3，總裝機(jī)容量為6×300MW；西霞院反調(diào)節(jié)電站裝機(jī)4臺(tái)軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，設(shè)計(jì)庫容為1.6億m3，總裝機(jī)容量為4×35MW。西霞院反調(diào)節(jié)電站位于小浪底水力發(fā)電廠下游，距離16.5km。

1 電力市場的發(fā)展現(xiàn)狀

“電”能要求產(chǎn)、供、銷同時(shí)完成。計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代，我國電力市場沿襲著“發(fā)多少用多少”的生產(chǎn)模式。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電廠、電網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展迅速。裝機(jī)容量從2003年的3.85億kW增長到2007年的7.13億kW，從2006年開始，我國連續(xù)兩年裝機(jī)容量增長超過了1億kW。2002年，國家電力公司深化改革，國家電力公司取消，新的發(fā)電集團(tuán)華能、華電、國電、中電投、大唐誕生，河南省電力公司2004年、2005年裝機(jī)容量分別為2422.65萬kW和2880萬kW，在此之前，河南省一直是缺電省份，電力供應(yīng)緊張。隨著河南省電力市場改革，省網(wǎng)裝機(jī)容量和負(fù)荷增長率大幅提升分別為24.91%和19.49%，2006年總裝機(jī)容量達(dá)到3511.5萬kW，僅2007年上半年省網(wǎng)裝機(jī)總?cè)萘烤屯黄屏?751萬kW。目前，河南電網(wǎng)已經(jīng)建成“兩縱四橫”500kV主網(wǎng)架，18個(gè)市城網(wǎng)全部實(shí)現(xiàn)220kVA環(huán)網(wǎng)供電，全省總裝機(jī)容量5057萬kW，其中統(tǒng)調(diào)裝機(jī)4715萬kW。2010年，河南全省發(fā)電量2284億kW·h，電力供應(yīng)大大超過電力需求，發(fā)電企業(yè)經(jīng)常處于半發(fā)、停發(fā)狀態(tài)。

2 實(shí)施優(yōu)化調(diào)度的必要性

2004年，東北電網(wǎng)率先在網(wǎng)內(nèi)實(shí)施競價(jià)上網(wǎng)，考慮到水力發(fā)電企業(yè)特點(diǎn)，水電企業(yè)并沒有參與競價(jià)上網(wǎng)。位于水電大省的川、渝電網(wǎng)華中電網(wǎng)，提高電網(wǎng)容量的同時(shí)，也改變了網(wǎng)內(nèi)大中型水電所占比例，水電容量占電網(wǎng)總?cè)萘康?8%。華中區(qū)域發(fā)電企業(yè)參與電力市場競爭已經(jīng)成為不可避免的趨勢。

河南省電力市場經(jīng)濟(jì)形成了新的電力市場格局，改革面臨兩個(gè)突出問題：①更好的滿足電力市場改革需求；②河南省電力供應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電力需求。許多發(fā)電企業(yè)由于競爭能力弱化，面臨著盈利困難的問題，小浪底水利樞紐急需采取相應(yīng)措施，優(yōu)化調(diào)度方式，提高自身市場競爭力。

進(jìn)行小浪底樞紐優(yōu)化調(diào)度，有效利用西霞院反調(diào)節(jié)電站庫容，保障樞紐綜合利用，提高水能利用率，為電網(wǎng)提供高品質(zhì)電能，提高市場經(jīng)濟(jì)條件下，小浪底水利樞紐的市場競爭力，增加發(fā)電效益和調(diào)峰容量動(dòng)態(tài)效益十分必要。

3 優(yōu)化調(diào)度的設(shè)想

小浪底水利樞紐優(yōu)化調(diào)度模式分析，應(yīng)結(jié)合小浪底水利樞紐運(yùn)行工況解決好下面3個(gè)問題。

3.1 專業(yè)人員配置合理、職責(zé)明確

在保證樞紐運(yùn)行安全的前提下，確保發(fā)電效益最大化，做好樞紐優(yōu)化調(diào)度模式分析。優(yōu)化調(diào)度是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段，針對市場營銷和優(yōu)化調(diào)度的關(guān)系，形成相關(guān)專業(yè)結(jié)構(gòu)、工作高效、功能先進(jìn)的調(diào)度系統(tǒng)是樞紐調(diào)度部門的核心工作。樞紐的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行涉及到機(jī)組調(diào)度、水庫調(diào)度運(yùn)行、泥沙含量分析、國家政策、法律法規(guī)、市場營銷等不同專業(yè)。生產(chǎn)運(yùn)行人員在掌握機(jī)組運(yùn)行知識(shí)的基礎(chǔ)上，還需盡快了解、掌握國家水力政策法律法規(guī)、做好優(yōu)化調(diào)度以及電力市場營銷。

3.2 優(yōu)化調(diào)度管理系統(tǒng)

小浪底水利樞紐受到黃河水利委員會(huì)的水量調(diào)度和河南省電力公司的電量調(diào)度，水量調(diào)度決定電量調(diào)度。按照“以水定電”原則，實(shí)現(xiàn)兩庫的優(yōu)化調(diào)度和機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，需要優(yōu)化樞紐調(diào)度管理系統(tǒng)（圖1），開展樞紐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行涉及到眾多數(shù)據(jù)的研究、分析。

圖1 調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)

調(diào)度運(yùn)行管理系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：

3.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析

經(jīng)過系統(tǒng)在線分析，在終端顯示以下內(nèi)容：電力系統(tǒng)的負(fù)荷（包括日負(fù)荷、月負(fù)荷、年負(fù)荷）、水庫的水情（包括歷史水情、當(dāng)日水情、水庫運(yùn)行工況要求）以及機(jī)組的出力（包括日內(nèi)計(jì)劃出力、實(shí)際出力、最優(yōu)出力）等運(yùn)行數(shù)據(jù)。

3.2.2 信息平臺(tái)、資源共享

市場經(jīng)濟(jì)條件下，市場競爭要求發(fā)電企業(yè)管理高度集中、規(guī)范、科學(xué)。按水力發(fā)電規(guī)律，建立信息平臺(tái)，數(shù)據(jù)共享，準(zhǔn)確地收集、處理和反饋信息。

小浪底水力發(fā)電廠、西霞院反調(diào)節(jié)電站已建立了辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，將該系統(tǒng)升級(jí)，實(shí)施智慧小浪底管理，做到信息共享、資源共享，實(shí)現(xiàn)管理工作的科學(xué)化、現(xiàn)代化、規(guī)范化、高效化。

3.2.3 開展研究分析，掌握樞紐最佳運(yùn)行工況

樞紐的優(yōu)化調(diào)度以“提高水能利用率、爭取最大發(fā)電效益”為目標(biāo)，合理利用峰谷差價(jià)是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)最直接有效地辦法，掌握樞紐的最佳運(yùn)行工況，施行精細(xì)化調(diào)度。

（1）提高設(shè)備完好率及可用率。提高設(shè)備巡視、檢查、維護(hù)質(zhì)量，加大改造力度，確保設(shè)備完好率及可用率，做到設(shè)備即啟即用，多發(fā)優(yōu)質(zhì)電能，增加上網(wǎng)電量，避免因設(shè)備健康水平影響市場競爭能力。

（2）合理利用峰谷差價(jià)。《河南省發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)關(guān)于實(shí)行峰谷分時(shí)電價(jià)的通知》規(guī)定峰、谷時(shí)段的電價(jià)系數(shù)分別是1.335、0.55，小浪底水力樞紐發(fā)電基礎(chǔ)電價(jià)為0.317元/kW·h，在額定運(yùn)行工況下，谷時(shí)段向峰時(shí)段和平時(shí)段每爭取1萬kW·h的發(fā)電量，增收發(fā)電效益為0.1957萬元。

（3）科學(xué)分配出力?？茖W(xué)分配機(jī)組出力提高機(jī)組效率和水能利用率。控制西霞院反調(diào)節(jié)庫水位133.5m，下泄流量400m3/s時(shí)，安排單機(jī)帶3.5萬kW運(yùn)行，水輪機(jī)組發(fā)電效率達(dá)到93%左右，發(fā)電流量約為324m3/s，多余的76m3/s流量已不具備開機(jī)條件，造成棄水；如果安排開2臺(tái)機(jī)組，每臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)都帶2.2萬kW運(yùn)行，單機(jī)效率可達(dá)94%左右，平均每臺(tái)機(jī)組發(fā)電流量為200m3/s。避免棄水的同時(shí)，增加發(fā)電出力約0.9萬kW，發(fā)電效率提高1%，多增加發(fā)電效益約6萬元/d。

（4）控制機(jī)組高水頭運(yùn)行。西霞院反調(diào)節(jié)庫水位提升可以提高西霞院反調(diào)節(jié)水電站水輪發(fā)電機(jī)組的效率，但是過高就會(huì)降低小浪底水力發(fā)電廠的發(fā)電水頭，降低小浪底水力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電效率?？刂莆飨荚悍凑{(diào)節(jié)水電站庫水位在133.5～134m，既保證了小浪底水力發(fā)電機(jī)組和西霞院反調(diào)節(jié)水電站發(fā)電機(jī)組的高效率發(fā)電，又為小浪底機(jī)組水力發(fā)電廠留有約0.1105億m3的調(diào)峰庫容。額定工況下，控制西霞院反調(diào)節(jié)水電站水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電水頭在11～13m，發(fā)電水頭以11m為基數(shù)，每增加1m，單臺(tái)機(jī)組發(fā)電出力可以增加0.2萬kW，增收效益約1.44萬元/d·臺(tái)；小浪底水力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組每增加1m發(fā)電水頭，單機(jī)增加出力6.7萬kW，增收效益約2.0萬元/d·臺(tái)。

（5）優(yōu)化機(jī)組開停組合。小浪底水力發(fā)電廠每2臺(tái)發(fā)電機(jī)組機(jī)共用一條尾水洞。在額定工況下同時(shí)開共用1條尾水洞的2臺(tái)機(jī)組，發(fā)電尾水位升高約2.1m，等于同樣運(yùn)行工況下17m3/s發(fā)電流量損失。下泄流量小于900m3/s，優(yōu)化開機(jī)組合，在相同的運(yùn)行工況下，可多發(fā)電約13.4萬kW·h/d，增收發(fā)電效益約4.0萬元/d·臺(tái)。

（6）精準(zhǔn)預(yù)報(bào)優(yōu)化調(diào)度。上游來水是制約水力發(fā)電的瓶頸，通過建立調(diào)度管理系統(tǒng)，及時(shí)、準(zhǔn)確掌握未來某段時(shí)間的降雨、上游來水預(yù)報(bào)，以及河南省電網(wǎng)次日或者未來某時(shí)段的負(fù)荷預(yù)測，根據(jù)水調(diào)部門的水調(diào)指令及電力調(diào)度部門發(fā)電計(jì)劃，分析確定小浪底水利樞紐小浪底水力發(fā)電廠-西霞院反調(diào)節(jié)電站水輪發(fā)電機(jī)組的綜合運(yùn)行方式，確保機(jī)組高效、靈活運(yùn)行。

4 結(jié)束語

價(jià)格策略的3大中心是：成本、需求和競爭，實(shí)現(xiàn)小浪底水利樞紐優(yōu)化調(diào)度、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，可以降低價(jià)格成本，提高市場競爭力。實(shí)踐證明，小浪底水利樞紐梯級(jí)反調(diào)節(jié)電站優(yōu)化調(diào)度方式的分析是必要的，該優(yōu)化調(diào)度模式也是可行的。