李民希

（二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花617000）

1 引言

桐子林水電站安裝4臺15萬kW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組，電站設(shè)計保證出力22.7萬kW、多年平均發(fā)電量29.75億kW·h，已于2016年3月25日實現(xiàn)4臺機組全部投產(chǎn)發(fā)電。

桐子林水電站在設(shè)計上為二灘水電站的反調(diào)節(jié)電站，水庫調(diào)節(jié)庫容較小[1-3]，總庫容僅0.912億m3，為日調(diào)節(jié)型水庫，根據(jù)桐子林水庫庫容特性和入庫徑流分布特性，桐子林水電站設(shè)計上汛期在系統(tǒng)中擔(dān)任基荷，其他時段與二灘基本同步參加電力系統(tǒng)調(diào)峰，并承擔(dān)強制基荷出力，保證下游生態(tài)流量需要，日內(nèi)運行水位在正常蓄水位之間變化。

2 現(xiàn)狀分析

二灘和桐子林的聯(lián)合調(diào)度問題或者說桐子林的水庫調(diào)度問題，一直是比較復(fù)雜的問題，既有技術(shù)方面的原因，也有外部關(guān)系方面的原因。桐子林水庫調(diào)度分枯期和汛期兩個階段，分別呈現(xiàn)截然不同的特征。汛期的重點在于確保桐子林水庫安全的前提下，如何盡量減少閘門操作次數(shù)；枯期的重點在于如何通過桐子林負荷調(diào)整來控制桐子林水位，并盡量降低發(fā)電耗水率。

枯期二灘和桐子林正常情況下均無棄水[4-6]，安寧河流量平穩(wěn)，桐子林水庫調(diào)度似乎很簡單，其實不然，因桐子林和二灘負荷不能完全匹配，桐子林通常僅能通過負荷調(diào)整來控制水位。當(dāng)二灘負荷變化陡峭、臨時修改計劃較為頻繁時，桐子林的負荷調(diào)整頻次也隨之增加。計劃的調(diào)整均須征得上級調(diào)度的同意，桐子林頻繁的負荷調(diào)整有時使調(diào)度員不勝其煩，拖延同意或斷然拒絕的情況也時有發(fā)生，且不說經(jīng)濟性無法保證，有時連水庫安全都受到了威脅。

3 水庫調(diào)度問題

事實上，桐子林水庫調(diào)度的問題集中在以下3個方面，下面逐一展開探討。

3.1 與二灘水電站聯(lián)合運行不佳

桐子林水電站因上游二灘水電站出庫流量、安寧河來水量等不確定因素存在，曾多次出現(xiàn)水庫水位逼近上/下限，造成水庫棄水、水庫拉空的風(fēng)險；同時機組發(fā)電水頭較低時，機組運行工況較差；水庫加大泄水后，也曾發(fā)生下游人員被困江中的險情，桐子林水電站實際運行難度較大。

究其原因，①兩站日發(fā)電計劃曲線匹配性不好。導(dǎo)致這一現(xiàn)狀的客觀原因在于桐子林水電站入庫干擾因素較多、電網(wǎng)攀西斷面、川渝斷面潮流控制要求較高，難以制定符合兩站聯(lián)合運行需要的精準(zhǔn)發(fā)電計劃；主觀原因在于兩站分屬于不同的電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)，在制定兩站發(fā)電負荷曲線時，未充分考慮兩站聯(lián)合運行需求。②兩站實時發(fā)電調(diào)度協(xié)調(diào)性不好。在實際運行過程中，受電網(wǎng)安全運行需要，電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)時常需要下令對兩站的實時發(fā)電計劃進行調(diào)整，尤其是二灘水電站，受川渝斷面潮流調(diào)整需要，二灘水電站經(jīng)常需要退出計劃曲線臨時調(diào)整發(fā)電負荷，發(fā)電計劃一旦調(diào)整過后，計劃性問題轉(zhuǎn)化為實時調(diào)度的問題，由于兩站分屬于不同電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)，在應(yīng)對實時發(fā)電計劃調(diào)整時，兩站電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)之間并無溝通，且在一定程度上受電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行控制需要，兩站調(diào)度機構(gòu)未及時對兩站發(fā)電計劃一并調(diào)整，依靠當(dāng)前電站運行調(diào)度臺申請和流域集控中心實時協(xié)調(diào)的方式，常年頻繁申請調(diào)度調(diào)整負荷較難奏效。

例如2017年7月一天夜班期間，桐子林水電站根據(jù)調(diào)度指令共調(diào)整全站負荷16次，集控中心根據(jù)實時負荷下發(fā)閘門操作命令單11份，共操作泄洪閘門18次；2017年11月1日白班期間，桐子林水電站由于負荷申請一直未得到省調(diào)批復(fù)，導(dǎo)致水位下降至最低水位1 010.06 m，后不待調(diào)度指令將負荷由360 MW減至200 MW，最終控制水位在1 010.06 m；2017年11月24日夜班期間，發(fā)電計劃僅為20 MW，由于處于振動區(qū)且20 MW對應(yīng)的發(fā)電流量小于生態(tài)流量（422 m3/s），桐子林水電站中控室多次申請調(diào)整負荷一直未得到省調(diào)批復(fù)，最終不待調(diào)度指令將負荷調(diào)整至50 MW運行。多方因素導(dǎo)致桐子林水電站水/電協(xié)調(diào)調(diào)度不理想。

目前桐子林發(fā)電計劃按比例系數(shù)的方式與二灘計劃負荷進行匹配，即二灘96點日計劃除以系數(shù)得出桐子林發(fā)電計劃。比如二灘全天計劃負荷為2 100 MW，比例系數(shù)取7，則桐子林全天計劃為300 MW。這種方式最大的優(yōu)點是簡單，缺點也是因為簡單，忽略了許多因素，造成不能做到完全匹配。造成不匹配的原因很多，有二灘因素，也有桐子林因素；有曲線誤差因素，也有水頭變化因素，其中最主要的是桐子林水頭變化因素，因為桐子林耗水率受水頭變化影響非常明顯。

為了便于說明問題，表1列出了桐子林單機帶100 MW負荷時不同水頭下的對應(yīng)發(fā)電流量。

由表1可見，100 MW負荷對應(yīng)不同水頭下流量差最大達132 m3/s，隨著總負荷的增加，不同水頭下流量差也相應(yīng)增加。如果桐子林在平均水頭23 m時與二灘匹配，那么在平均水頭21 m時100 MW負荷對應(yīng)的流量偏差約43 m3/s，對桐子林的影響是水位以約3 cm/h的速度下降。如果桐子林總負荷300 MW，則水位以9 cm/h的速度下降，24 h降幅2.16 m。因為忽略了一些因素，實際降幅將遠遠大于2.16 m。邏輯是這樣的：隨著水位的下降，水頭下降耗水率增加，尾水位抬高，水頭下降，耗水率增加……，這是一個水位不斷加速下降的循環(huán)過程。反之，水位上漲的過程也是加速上升的過程。上述分析說明，因為水位在實時變化，按照比例系數(shù)制定桐子林發(fā)電計劃時無法提前預(yù)知運行水位和水頭，在水位1 012 m附近和在1 014 m附近運行都是可能的，可最終結(jié)果卻截然不同，桐子林完全按照發(fā)電計劃執(zhí)行是不可持續(xù)的，執(zhí)行一段時間后，必然會進行計劃調(diào)整。

表1 桐子林單機100 MW不同水頭下發(fā)電流量表

現(xiàn)在的問題是，能不能做到桐子林和二灘計劃負荷的完全匹配或更好的匹配呢[7-8]？理論上是可以的，但實際效果未必好，且實現(xiàn)難度也比較大。假設(shè)二灘和桐子林的各種曲線精度足夠高，安寧河流量足夠穩(wěn)定，以桐子林水位固定為約束條件，使用計算工具計算出與二灘計劃匹配的桐子林計劃是可以做到的。因為桐子林水位固定不變，所以確保了桐子林發(fā)電計劃的唯一性；同樣因為桐子林水位固定，保證了桐子林和二灘各時段的流量匹配，有利于桐子林水位的平穩(wěn)以及抬高桐子林運行水頭，提高了安全性和經(jīng)濟性。之所以理論上可行，是因為以上方法是建立在一系列假設(shè)條件上的，以目前的曲線精度還很難達到能精準(zhǔn)控制桐子林水位的程度，況且，能不能得到上級調(diào)度的支持也是問題，更關(guān)鍵的是，二灘并不會完全按照發(fā)電計劃發(fā)電，臨時調(diào)整發(fā)電計劃時有發(fā)生，因此，實際效果很難預(yù)料。

3.2 二灘發(fā)電計劃時有調(diào)整

枯期，二灘發(fā)電計劃臨時調(diào)整比較頻繁，為了便于說明問題，對某年1月份二灘發(fā)電計劃臨時調(diào)整情況進行了統(tǒng)計，如表2。

表2 二灘1月份發(fā)電計劃臨時調(diào)整統(tǒng)計

從表2統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看到，1月份上級調(diào)度共計72次下令修改計劃，計劃修改時段累計1 078個，折合269.5 h，占1月份總時間的36%；31 d中共有23 d修改計劃，占比74%；負荷調(diào)整范圍為最多減少450 MW，最多增加300 MW，以二灘平均耗水率2.33 m3/kW·h來算，450 MW 對應(yīng)流量 291 m3/s，對桐子林的影響是水位下降20 cm/h；300 MW對應(yīng)流量194 m3/s，對桐子林的影響是水位上升14 cm/h。無論從二灘計劃修改的頻次、累計時間，還是對桐子林的影響來看，都不可忽視。

從計劃執(zhí)行和對桐子林影響的角度看，二灘計劃臨時調(diào)整比較頻繁，但從二灘在電網(wǎng)系統(tǒng)中的作用和自身縱向?qū)Ρ葋砜?，調(diào)整是正常的，甚至是大幅減少的。寄希望于二灘像錦官一樣保持高度的計劃性有些不切實際，因此，解決二灘負荷臨時調(diào)整對桐子林造成影響這個問題，還是應(yīng)該從桐子林自身入手。解決這個問題似乎也很簡單：桐子林也跟著進行計劃臨時調(diào)整就可以了。可實際情況要復(fù)雜一些，二灘和桐子林分屬不同的調(diào)度機構(gòu)，桐子林的頻繁負荷調(diào)整并不總能夠獲得上級調(diào)度的支持和理解，特別是調(diào)度員事務(wù)繁忙和負荷調(diào)度困難時，頻繁的負荷調(diào)整申請會被調(diào)度當(dāng)做“添亂”，有時對電站的申請不予理會或直接拒絕，使桐子林水位控制陷入困境。

3.3 桐子林計劃負荷調(diào)整受阻

枯期棄水一般不被允許，負荷調(diào)整成為桐子林水位控制的主要方式，但有時負荷臨時調(diào)整申請會被上級調(diào)度拒絕。當(dāng)負荷調(diào)整被拒絕后，運行值班人員會作出最后的種種努力，比如向調(diào)度反復(fù)匯報桐子林的最新危急形勢、后續(xù)風(fēng)險和應(yīng)對措施，反復(fù)申請負荷調(diào)整等方式。通過重重努力，有時在最后的關(guān)鍵時刻調(diào)度同意了；但有時始終不同意，導(dǎo)致最后被迫棄水。

調(diào)度員不同意的原因大概有“調(diào)整有困難”和“申請?zhí)l繁”。對于系統(tǒng)原因?qū)е仑摵烧{(diào)整有困難，這個實在無能為力，我們應(yīng)當(dāng)理解和支持。而對于“申請?zhí)l繁”，我們可以設(shè)法努力減少負荷調(diào)整的頻次。其實在努力減少負荷調(diào)整頻次這個問題上，集控和電站一直是這么做的，而且還在不斷努力提高要求。但是后來發(fā)現(xiàn)調(diào)度員與我們在這個問題的理解上有分歧：我們以能夠做到盡量長時間不再調(diào)整為目標(biāo)，經(jīng)過計算得出的負荷調(diào)整時機，桐子林水位往往不在上下限附近，甚至還有點遠，在調(diào)度員看來，離水位越限還差得遠，此時進行負荷調(diào)整，純屬“添亂”。為此，集控與上級調(diào)度機構(gòu)進行了溝通，消除了分歧，理順了后續(xù)工作流程和要求，雙方獲得了一致理解和支持。集控和桐子林電站確定了盡量減少調(diào)整申請頻次，努力避免夜間調(diào)整申請和緊急情況下電話聯(lián)系申請的工作指導(dǎo)原則，從實際效果看，達到了預(yù)期目標(biāo)?？梢?，充分的溝通是十分必要的。

調(diào)度員曾經(jīng)提出通過減少二灘負荷的方式來控制桐子林水位，避免棄水，雖然可行，但這是一種不經(jīng)濟的方式。因為二灘和桐子林的發(fā)電耗水率相差非常大，通過桐子林增加100 MW負荷即可解決的問題，卻需要二灘減少770 MW才能解決，并不劃算，如果經(jīng)常如此，對二灘電量必然產(chǎn)生影響。

4 應(yīng)對措施

（1）盡快推動桐子林水電站水調(diào)、電調(diào)統(tǒng)一[9-10]，加強對水庫水位控制的同時，保證機組運行水頭維持在高位，避免機組出力受限。

（2）促成兩站調(diào)度機構(gòu)統(tǒng)一，實現(xiàn)兩站經(jīng)濟調(diào)度。

（3）加強兩站負荷計劃制定環(huán)節(jié)的精準(zhǔn)性。在兩站發(fā)電負荷計劃制定上，加強與兩站調(diào)度機構(gòu)的溝通，進一步提高兩站負荷計劃的匹配度，避免在運行過程中出現(xiàn)偏差，增加聯(lián)合運行影響因素。

（4）加強與二灘水電站的信息互通，豐平過渡期（一般在10月～11月），二灘電站維持高水位且入庫流量大于發(fā)電流量時，申請采取二灘間歇性補水的方式來控制水庫水位。

（5）在水位下降預(yù)計接近水位下限時，通過調(diào)整負荷或泄洪閘門運行方式等措施，及時扭轉(zhuǎn)水位下降趨勢，防止水庫水位越下限。

（6）在機組出力受限時，合理分配各機組負荷，確保機組在最優(yōu)工況運行，同時應(yīng)加強與調(diào)度的溝通，確保全站負荷下發(fā)值處于合理范圍，防止發(fā)生電量考核。

（7）加強與調(diào)度機構(gòu)和集控中心的多向溝通，定期研討，增進理解，優(yōu)化調(diào)度方式，緊密協(xié)作。爭取上級調(diào)度同意桐子林在計劃曲線上下偏差一定范圍內(nèi)進行自行調(diào)整，可一舉解決上述3個方面的問題，而且還有諸多益處：①如果能允許在計劃曲線偏差20 MW范圍自行調(diào)整，就有大約200 m3/s的自由調(diào)節(jié)手段，足以解決二灘和桐子林計劃不匹配造成的桐子林水位控制問題；②即便二灘負荷頻繁調(diào)整，只要調(diào)整幅度不是太大，足以自行應(yīng)對；③桐子林不再需要頻繁向上級調(diào)度申請調(diào)整負荷，減少了桐子林和調(diào)度員的工作量；④水位可自行靈活控制，便于水位的穩(wěn)定，提高安全性；⑤便于自行控制桐子林水位，抬高平均運行水頭，提高水能利用效率，提高經(jīng)濟性。

5 結(jié)語

桐子林水電站投產(chǎn)運行以來，受電網(wǎng)調(diào)度模式、水庫水位、設(shè)備故障、運行方式、下游河道安全等因素的影響，曾出現(xiàn)機組不能按照計劃發(fā)電或者不能在潮流斷面有調(diào)節(jié)余量時帶大負荷運行的情況，造成電量考核或者不能多發(fā)電等現(xiàn)象發(fā)生。因此，總結(jié)二灘和桐子林電站的聯(lián)合運行調(diào)度經(jīng)驗，加強與兩級調(diào)度的溝通和協(xié)調(diào)，對提高桐子林水庫安全運行大有裨益。