浅谈百龙滩水电站的水库调度

韦明道

（广西桂冠大化水力发电总厂百龙滩电厂，广西 马山，530600）

浅谈百龙滩水电站的水库调度

韦明道

（广西桂冠大化水力发电总厂百龙滩电厂，广西 马山，530600）

通过对百龙滩电厂无调节性能的水库特性及调度成果进行分析，总结了用于指导具体水库调度工作的经验，可以确保调度工作的正常开展，同时也可为其他电站提供经验借鉴。

百龙滩电站；水库调度；成果分析

0 引言

水电站的水库调度是电站日常运行的一项主要工作，是根据电站的设计标准，充分利用水库库容、水情，在满足工程安全的前提下，妥善处理蓄泄关系、合理调度洪水，充分发挥工程的防洪兴利作用，提高水利资源的综合利用效益。不同的水电站因枢纽特性不同，其水库特性有所不同，但水库调度的方法、目的都是一样的。总结百龙滩水电站多年的水库调度经验，提出了具有百龙滩特色的水库调度方法，取得了较好的效果，可供其他无调节性能电站的水库调度借鉴和参考。

1 电站概况

百龙滩电站位于红水河中游，是红水河规划梯级的第七座电站。坝址上游27.6 km是大化水电站、下游76 km是乐滩电厂。百龙滩电厂是一座以发电为主，兼有航运功能的综合利用工程。电站厂房安装单机容量为32 MW的灯泡贯流式机组6台，总装机容量192 MW。水库正常水位126.0 m，相应库容0.695×108m3，死水位125.0 m，相应库容0.648× 108m3。百龙滩是一座低水头河床式径流水电站，大坝不设闸门，为自由溢流，当入库流量大于1 850 m3/s时，库水溢流过坝。百龙滩电厂水库库容小，基本无调节能力，只能依据上游大化电厂的调度情况调节发电。电站最大发电水头14.5 m，最小发电水头3.0 m，当入库流量大于4 800 m3/s时，运行水头小于4.5 m，机组停机。

2 百龙滩水电站特性

百龙滩水电站是无调节性能的低水头径流式电站，由于处于上下游水电站中间，工程具有以下几个独特的特性。

2.1 无调节特性

百龙滩电站水库库容小，基本无调节性能，属低水头河床径流式水电站，其调节库容仅为470× 104m3。

2.2 水库来水依赖上游水库

百龙滩坝址与大化坝址仅相距27.6 km，区间无大支流汇入，水库来水99.5%来自于上游大化电厂的调度出流，对上游大化电厂存在极大依赖性。

2.3 调度具有阶段性

百龙滩电厂的来水特性决定了其水库调度具有多阶段性。根据红水河流域的来水特点及各梯级电厂的调度特性，百龙滩电厂的水库调度可分为枯水期水库调度、泄水期水库调度、洪水期水库调度和汛末期水库调度四个阶段。不同阶段水库调度各有不同的特点。

2.4梯级特性

百龙滩电厂位于大化电厂的下游，两厂坝址相距仅为27.6 km，存在明显的水量和水能上的联系，即百龙滩电厂的调度受上游大化电厂的制约，而百龙滩电厂的回水又直接影响大化电厂的发电水头。同时，与百龙滩坝址相距76 km的下游乐滩电厂实施库水位动态控制，直接影响了电站的尾水位，故电站具有承上启下的梯级特性。

3 百龙滩水库调度的现状和特点

百龙滩水电站第一台机组于1996年2月份投产运行，至今已运行20年。在多年的调度工作中，逐渐形成自身独特的现状和特点，主要有以下几方面。

3.1 不能严格按照负荷曲线运行

电网每日均对所统调的电厂下发日负荷曲线并要求按照曲线运行，但百龙滩电厂的自身特性决定了百龙滩电厂具有库水位变化大、水头变化大、尾水位涨落明显的特点，加之上游大化电厂是系统AGC调节且承担系统调峰调频，负荷变化较大，导致百龙滩水库来水变化快、库水位变幅明显，这就决定了百龙滩电厂常常无法按既定曲线带负荷。如严格按照曲线运行，则会出现水头受阻无法满足既定负荷或库水位偏低运行的非正常运行工况，甚至会出现水库产生大量无益弃水、造成不必要的水量损失的情况。

3.2 上下游电站机组引用流量不匹配

上游大化电厂扩建后总装机容量为566 MW，额定发电引用流量为3 060 m3/s，而百龙滩设计最大引用流量为2 221 m3/s，即当上游大化电厂出力大于400 MW时，百龙滩电厂就无法吃尽上游大化电厂的调度出流，出现了上下游梯级电站额定引用流量不匹配的现象。

3.3 水库极易产生弃水

据统计，百龙滩电站多年平均水量利用率仅为75%左右，溢流弃水的天数约为315 d，产生弃水的主要原因有：

（1）水库来水大于机组的过流能力。百龙滩机组设计最大过流流量为2 221 m3/s，但在实际调度过程中，当入库流量大于1 850 m3/s，水库就产生溢流弃水，这也是水库产生弃水的最主要原因。

（2）机组检修、线路检修或主变检修。百龙滩是两机一变扩大单元设计，当主变或线路检修时，需同时停两台机组，或有机组大修且因机组检修工期的统筹安排原因，就有两台或三台机组交叉同时停机检修的情况，这就容易造成有水而无机组可发电的状况，造成水库弃水。

3.4 水库的可调库容非常小

百龙滩电站正常水位为126.0 m，死水位为125.0 m，仅有470万m3的调节库容，可调库容依然很小。

3.5 机组运行工况苛刻

百龙滩机组设计最小运行水头3 m，额定水头9.7 m情况下能运行单机出力32 MW，但在实际运行中，当运行水头小于额定水头时，机组震动明显，因此为了确保机组的安全运行，当机组运行水头小于4.5 m时机组停机，且在水头低于额定水头时导叶开度不能大于85%，故机组常出现不能按设计工况运行的情况。

3.6 出库流量与尾水位存在不确定性

从实际调度过程中发现，相同的稳定出流情况下会出现不同的尾水位数据，即尾水位和出库流量不是唯一对应的。由于百龙滩尾水渠呈喇叭口形状，极易受下游以下因素的影响造成尾水位壅高，在相同的出库流量情况下，尾水位的变幅可达1～2 m，时间可延迟达2 h：

（1）下游是暴雨中心，当下游流域出现大至暴雨过程时，位于下游的澄江、刁江形成汇流，致使下游水位明显壅高。

（2）下游乐滩电厂实施动态水位控制，乐滩电厂库水位动态控制直接影响百龙滩的尾水位。

4 百龙滩电站水库调度成果

百龙滩水电站经过近二十年的调度实践，已摸索和积累了具有百龙滩特色的水库调度方法，在优化水库调度、节水增发、减少水库无益弃水中发挥了重要作用。主要有以下几个方面。

4.1 在水库可调的情况下允许库水少量溢流过坝

百龙滩电厂水库正常蓄水位为126.0 m，库水位大于126.0 m时，水自然溢流过坝。在实际调度过程中发现，允许水库产生少量溢流弃水，即略抬高发电水头，可使机组在高效出力区内运行而达到电量最大化的运行效果。实际调度成果证明，在水库来水可调的范围内，库水位控制在126.5 m以内调度效果最好，可实现在相同来水情况下发电量最大、耗水率最小。由此，采取了合理控制水位实现发电量最大的调度模式。

4.2 按水情带负荷

按水情带负荷是根据水情情况向中调申请降低或加大出力，而不按单一的曲线运行。推行按水情带负荷有利于水资源的优化配量和合理利用，有利于机组的安全运行。实践证明，按水情带负荷是适合百龙滩电站水库特点的运行方式。

4.3 提出了新的耗水率考核评价理念

耗水率是水电经济运行的基本指标，但它又是一个模糊的指标。由于耗水率只与水头和发电效率有关，常规的耗水率分析是用相同来水条件下的耗水率大小来对比水库调度的效果，耗水率越小，调度效果越好。这种方法存在欠妥之处。因百龙滩是无调节性能电站，入库流量小于1 850 m3/s时，水库可具有调节能力，当入库流量大于1 850 m3/s时水库已基本失去调节能力。在水库具有调节能力时，耗水率越小就说明水库调度的效果越好，在水库不具备调节能力时，耗水率小就不能代表水库调度的效果好，因当水库不具备调节能力时，耗水率越小，则说明水库水头越高，相应的上游水位就越高，这库水位抬高不仅对上游大化电厂造成尾水顶托，同时也增加了百龙滩溢流坝的过水流量，相应的减少了百龙滩的发电量。因此，仅就百龙滩而言，不能单一地以日或月均耗水率数值来评判水库调度的效果。

4.4 根据不同来水确定相应的水库调度模式

根据实际调度经验和多年的数据统计分析，当水库日均来水量小于1 850 m3/s时，水库几乎不产生溢流弃水，故此时水库调度宜按水头带负荷，即尽可能抬高发电水头，提高水能利用提高率；当入库流量大于1 850 m3/s时，尾水位壅高，水库已失去对库水位的调控能力，此时水库调度宜按水情带负荷，即尽可能吃尽上游大化电厂的调度出流，提高水量利用率。经过多年的实践，总结出了不同流量等级情况下的水库调度模式，见表1。

表1 百龙滩电厂不同流量等级水库运行方式一览表Table 1 Operation modes of Bailongtan hydropower station in different flow conditions

4.5确定了水库调度效果评价的标准

确定以日为水库调度评价时段，即在相同来水情况下按以下情况评价水库调度效果：

（1）当日均入库流量小于1 850 m3/s、全天无弃水产生时，以耗水率最小作为评判水库调度效果的标准。

（2）当日均入库流量小于1 850 m3/s且有溢流产生时，以发电量最大、溢流量最小、无弃水损失电量为评判水库调度效果的标准；

（3）当日均入库流量大于1 850 m3/s时，以发电量最大、弃水损失电量最小为评判水库调度效果的标准。

4.6 创新适合百龙滩自身特点的入库流量计算方法

百龙滩电站原来的入库流量是利用坝前（即进水口拦污栅前）及坝后（即尾水管出口处）水位根据水量平衡原理进行计算的，计算的日均入库流量和时段入库流量存在锯齿变化、出现负值和上下游电站流量不匹配的现象。新的计算方法采用栅后水位（在拦污栅后加装新的水位测量装置）和尾水管处的下游水位计算出的发电水头按H-N-Q曲线计算发电引用流量，用溢流坝前的水位计算溢流量（机组发电时溢流坝前的水位比与进水口处的水位高，导致部分溢流量未计算），用坝前时段平均水位计算水库库容。现以2010年3月5日为例，按以上方法进行计算，其与原方法计算结果的对比统计见表2。

从表2可知，自对原有的计算方法进行完善后，采用计算的时段及平均入库流量数值平滑，无虚值、负值及异常值情况出现，入库水量统计与大化出库水量基本匹配，较真实反映了水库的实际来水情况，为实施水库调度及开展梯级联合优化调度提供了真实可靠的数据。

5 百龙滩水库调度未来发展和创新的方向

纵观多年的调度实践，虽然在水库优化调度、争发电量上取得了一些成绩，也逐渐摸索了百龙滩水库的一些运行规律，但实际运行调度上，发现优化调度运作还远未达到预期目标，在优化调度的意识和理论、合理运行水位把握的量与度上，各种信息的掌握与运用仍存在不少问题，仍需开展以下方面的努力。

一是继续摸索更合理的水库运行方式。在何种水位、入库水量、水头情况下，机组以何种方式投入运行为最佳，总负荷为多少才能使当日水量利用率最好，日发电量最大。在推求区间优化运行的同时，要继续探讨如何处理好大化-百龙滩两厂水量和水能上的关系，以两厂总发电量和经济效益最大为目标。

二是继续完善水调自动化系统模块功能，提高系统实际运用效果。目前已开发的水调自动化系统虽然为推行水库优化调度提供了强有力的硬件条件，但是，由于目前掌握的信息量偏少，其实时调度和决策功能的适用性仍然不强，需要继续对其进行补充完善。

三是推行大化、百龙滩梯级联合优化调度模式。借总厂集控中心投产运行之机，做好与电网调度中心的沟通和联系，争取政策上的倾斜，推行大化、百龙滩总负荷的运行模式，以优化两厂水能资

表2 2010年3月5日时段入库流量数据对比统计表Table 2 Statistics of inflow in different time on 5th,March 2010

源，实现水能、电能最大化。

四是建设高素质运行职工队伍。任何项目的实施都必须经过人力资源推动，要更好地开展水库优化调度工作，必须使职工掌握和运用最新的水库调度理念。下一目标是实施绩效管理办法，对员工的才能和表现进行科学评价，通过物质和精神奖励的办法激励员工充分发挥自己的聪明才干，同时，通过开展知识管理，鼓励员工学习和总结工作中的经验，逐步形成理性认识，提高专业技能。

五是开展百龙滩水电站改扩建及水轮机技术改造工程专题研究。主要从梯级电站发电流量合理匹配、充分利用电站弃水发电以提高电站发电效益出发，研究百龙滩水电站改扩建和水轮机技术改造的技术经济可行性。该项目的实施不仅可有效保障电厂安全稳定运行，还可合理利用水能资源、提高资源利用率、改善与上游梯级电站联合协调运行、减少弃水，在提高电站发电效益上发挥效益。

6 结语

百龙滩电站位于红水河中游，是红水河梯级电站中装机容量最小的电站。在提炼和提升自身调度成果的同时，努力从工程自身特点出发，力求探索一套适合自身特点的运行调度方式，为其他水电企业提供经验指导。目前正朝着“树标杆、创特色、重管理、抓效益”的方向迈进，这是水库调度工作者的终极目标。

Regulation of Bailongtan hydropower station

by WEI Ming-dao

Bailongtan Hydropower Plant

By analysis on the reservoir characteristics and regulation results of Bailongtan hydropower station,the paper summarizes the experience obtained which ensures the operation of reservoir and it is worthy reference.

Bailongtan hydropower station;reservoir regulation;result analysis

book=24,ebook=30

TV697.1

B

1671-1092（2016）06-0024-04

2016-08-15；

2016-09-30

韦明道（1968-），男，广西凤山县人，工程师，学士，主要从事电站水工技术管理工作。

作者邮箱：2521748145@qq.com