云南龙江水电站枢纽工程水库优化调度研究

第7期（总第160期)________________________________中国水能及电气化

____________________________No. 7 (TOTAL No. 160)

China Water Power & Electrification Jul., 2018

DOI: 10.16617/j.cnki.11-53/TK. 2018.07.01

适行管理

云南龙江水电站枢纽工程水库 优化调度研究

张去富

1

李铮#

(!云南龙江水利枢纽开发有限公司，云南芒市678400;

#南京水利科学研究院，江苏南京210029)

【摘要】为提高云南龙江水电站的水能利用率，本文以降低耗水率和减少泄洪为目的，在考虑机组振动区、 机组运转特性曲线等诸多因素的基础上，进行了云南龙江水电站的水库调度优化研究，提出了水库优化调度的 特性水位及调度方案，为水库的运行提供了重要的指导和依据。【关键词】水电站；调度；优化

中图分类号：

TV697.1 +1

文献标识码：* 文章编号：1673-8241 (2018) 07-001-06

Study on Optimal Operation of Reservoir in Yunnan Longji^ng

Hydropower Station Project

(1.

Yunnan Longjiang Water Conservancy Hub Development Co.\" Ltd., Mangshi 678400, China $

2. Nanjing Hydraulic Research Institute\" Nanjing 210029 , China %ZHANG Anfu1, LI Zheng2

Abstract: Reservoir operation and optimization of Yunnan Longiang Hydropower Station are studied on the basis of

considering unit vibration zone, unit operation characteristic curve and manyother factors in order to reduce water

consumption rate and reduce the flood discharge in the paper. Characteristic water level and scheduling plan of reservoiroptimization operation are proposed, thereby providing important guidance and basis for reservoir operation.Key words： hydropower station； scheduling； optimization

如何做好水库运行管理工作，最大程度上发挥水 库的防洪、发电、生态等效益，是当前水库管理面临 的重要任务和难题。聚类分析、狼群算法、蚁群算法 等动态规划算法和智能优化算法都在水库优化调度中 有所应用，并取得了一定的成果。针对我国西南地区

近年来发生的浪费水资源的严重弃水现象，本文在历 史实测资料和前期调度成果基础上开展相关应用研 究，结合机组运行特性等因素对水库运行调度进行 优化。

运行管理

Operation Management

1

! 1

水库基本情况

龙江水电站概况

龙江水电站装机容量240MW，保证出力68MW，

调节水库电站。! 2

龙江流域径流资料

龙江水库采用由戛中水文站径流向上游推算的 1960—2002年共43年的径流资料系列，包含年径流 量及月平均径流量（见表1)。

每年1 一5月及12月龙江水库来水少，6—11月 来水大，电站发电生产主要集中在6—11月。

单位：

11月180.0474.073.2

12月108.0195.058.3

设计多年平均发电量10. 亿kW • h。水库正常蓄水位872. 00m，汛限水位870. 50m，死水位845. 00m。 水库总库容亿br，调节库容％.79亿br，属年

表1

时间平均最大值最小值

1月82.3126.042.6

2月71.4122.040.2

3月62.9168.037. 1

龙江流域坝址区43年月径流资料特征值

4月53.3120.026. 1

5月72. 3155.022. 8

6月247.07.072.0

7月431.0710.0266.0

8月435.0686.0253.0

9月339.0552.0150.0

10月298.0571.0133.0

m3/s

年平均199.0267.0132.0

2龙江水库调度边界条件确定

2012—2014年汛期，均因输电通道受限等因素，

位按868. 69m&后汛期最高控制水位按870. 37m进行 控制，偏丰水年主汛期最高控制水位按867. 22m&后 汛期最高控制水位按869. 22m进行控制。

水库出现了大规模的弃水，弃水量分别为3.30亿m3& 5. 56亿m3和2. 97亿m3，造成了较大的水资源和水能 损失。从2011 —2015年机组年利用小时数和汛期水 电站发电负荷来看，通过水库调度等手段，水库水能 资源利用仍存有很大的效益增长空间。

3龙江水库优化调度分析

在发电影响因素下的龙江水库优化调度分析

3. 1

3. 1. 1 机组振动区间

根据云南龙江水电站水轮机组的振动曲线（见图

2. 1年初最低控制水位的确定

采用枯水期及汛前期（1 一5月）来水量最少年

1)，结合3台水轮机组实际运行情况，得出水轮机组 振动区间最小稳定负荷（见表2)。在水库调度运行 中应充分考虑机组振动区间等因素的影响。

表2

水头/m80757065605550

份数据，边界条件为满足水电站最低负荷（不同水头 下的最小单机稳定负荷）及线路检修必要生态出流， 演算得出能保障不出现停机放生态流的年初最低控制 水位为'66. 06m。2. 2

汛期最高控制水位的确定

龙江水电站汛期分为主汛期（6月1日一'月30 日）和后汛期（9月1日一 11月15日），采用 2010—2015年汛期来水数据（其中2010年为唯一偏 丰水年），边界条件为满足水电站装机负荷240MW， 演算根据日来水情况能保障不出现弃水的汛期最高控 制水位。演算得出结论：偏枯水年主汛期最高控制水

不同水头下避免机组振动的最小负荷

避免机组振动的最小负荷/MW

65503525

2Operation Management

运行管理

3运行管理

Operation Management

3.1.2机组运转特性曲线

根据云南龙江水电站水轮机运转特性曲线及实际 运行情况（见图2)，通过计算不同水头85U导叶开

度（高效安全区域）的最大单机运行上限负荷，得出相关结果（见表3)。

图.

表3

龙江水电站水轮机运转特性曲线

不同水头85%导叶开度的最大单机运行上限负荷

85U导叶开度下的最大单机运行上限负荷/MW

56.5758.4960.4062.32.2366. 1568.0870.0171.9473. 8775. 8077.5380.00

〇$'亿m3。在枯水期的水库调度运行中应将该部分 水量考虑在其中。3. 1. 4

机组空转运行及大坝渗漏排水

水头/m55.0056.0057.0058.0059.0060.0061.0062.0063.00.0065.0066.0067. 43 ~ 83. 00

机组年空转运行产生的弃水总量约为〇. 〇〇&亿m3， 大坝年总渗漏排水量约为〇.〇〇'亿m3,量级较小，对 水库调度影响小，因此可在调度计算中忽略不计。3. 1.5 死水位以下水库调度

<发电量分析。采用2011 —2015年死水位以下 发电时间段的资料，分别按“保持库水位在845. 00m 且库水位低于死水位时，停机放生态流29. 11m3/s” 和“在死水位845m以下最小稳定负荷运行，最低库 水位运行至840. 50m，不弃水”方式进行发电量计 算。经推算，在死水位以下运行产生的发电量增加很

3. 1.3 线路检修

经统计，因线路检修需停机下泄的生态水量约

大（见表4)。

4Operation Management

运行管理

表4

年份2011 年2012 年2013 年2014 年2015 年

方案1拟算发电量/MW20224. 812830. 1233062. 0222247. 5184934. 08

方案2拟算发电量/MW21905. 393918.7035000. 1927497. 91161.29

发电量分析计算成果

方案1生态水量/亿

0.200. 100. 180.630.73

方案1

方案2

耗水率/[m3/(kW • 5)]

8.598.578. 359.018.73

方案2较方案1增发电量/MW1680.581088.581938.175250.394227.21

m3耗水率/[m3/(kW • 5)]

8. 308.308. 308.308.30

M

枯水期及汛前期水库调度方案的选定。按照 汛期最高控制水位见表6。

表#汛期最高控制水位（无弃水)

特征水位偏丰水年偏枯水年

主汛期/ m867.22868. 69

后汛期/ m869. 22870. 37

2011 —2015年1 一5月实际来水情况分别对发电量进 行了推算，最终确定采用以下思路最佳：1 一2月机 组低负荷稳定运行，保持高水头；840. 50m。

3.2水库优化调度特征水位

根据水库优化调度总原则，确定水库优化调度特 征水位，建立水库调度基本模式，全年实现汛前腾 库、主汛期末防弃水库容控制，即“五空十满”。3. 2. 1 汛前期特征水位的确定

由死水位以下水库调度分析结果可知，汛前期特 征水位应为4月30日845. 00m和5月31日840. 50m。 但考虑到在偏枯水年，一般在进入％月中下旬来水情 况才出现好转，因此，需按2011 —2015年（偏枯水 年）汛期实际开始时间对特征水位的日期进行修订， 结果见表5。

表5

偏丰水年845m (4 月 30 日）840. 5m (5 月 31 日）

特征水位偏丰水年偏枯水年

R —4月增大负荷

发电运行至死水位；5月机组最低负荷运行至

3. 2. 4 汛初特征水位的确定

假设满足水电站装机负荷240MW，边界条件为 主汛期库水位不高于汛限水位870. 50m和后汛期库水 位不高于正常蓄水位872. 00m，根据2010—2015年 汛期的洪水过程对汛初特征水位进行反推演算，结果 见表7。

表7

汛初特征水位（无弃水)

主汛期/ m840. 50 (7 月 1 日）853.47 (7 月 1 日）

后汛期/ m861. (9 月 1 日）858. 83 (9 月 1 日）

汛前期特征水位统计

偏枯水年845m (5 月 14 日）840.5m (6 月 16 日）

4水库优化调度研究成果

龙江水电站常规运行优化调度方案

1 一2月，保持库水位859. 56〜872. 00m，机组低

4. 1

负荷稳定运行（45〜65MW)。

3—4月，增大发电负荷（35〜140MW)，偏丰水 年4月底最低库水位控制在死水位845. 00m。偏枯水 年最低控制水位845. 00m可延期至5月14日。

5月，机组低负荷稳定运行（25〜35MW)，偏丰 水年5月底最低库水位控制在840. 50m。偏枯水年最

3. 2. 2 年初特征水位的确定

由于5月底最适宜的库水位为840. 50m，修正的 年初最低控制水位为859. 56m。3.2.3 汛期最高控制水位的确定

由于5月底最适宜的库水位为840. 50m，修正的

5运行管理

Operation Management

低控制水位'40. 50m可延期至％月16日。由于该段 时间来水较少且库水位为全年最低，建议该段时间内 进行线路检修。

6—'月，机组适当提高负荷运行（25〜 240MW)，使水位上升。偏丰水年7月1日最高库水 位控制在'40. 50m，6—8月最高库水位按867. 22m控 制；偏枯水年7月1日最高库水位控制在853.47m， 6—8月最高库水位按868. 69m控制。

9一 10月，增大负荷（80〜240MW)运行，不弃 水的同时，保持在高水头。偏丰水年9月1日最高库 水位控制在861. m，9一10月最高库水位按869. 22m 控制；偏枯水年9月1日最高库水位控制在 858.83m，9一10月最高库水位按870. 37m控制。

11月，因为来水减少，降低机组负荷（65〜 160MW)，保持在高水头，最高水位按历史最高水位 872. 24m 控制。

12月，降低机组负荷（65〜80MW)，使水位保 持在高水头。

4.2龙江水电站丰平枯年优化调度方案

根据前面的研究内容，给出了龙江水电站丰、 平、枯水年特征水位（见表8)。

表8

丰、平、枯水年特征水位

特征水位

丰水年平水年枯水年1月1日最低控制水位/m843. 56849. 11863.665月1日最低控制水位/m845. 00845. 00846.60

6月1日最低控制水位/m840. 50840. 50842. 197月1日最高控制水位/m840. 50858. 17870.509月1日最高控制水位/m867.52870. 50870.5011月1日最高控制水位/m

872. 24

872. 24

872.24

65结语

通过研究历史的年径流资料，并结合前期调度成

果，在考虑机组振动区、机组运转特性曲线等诸多因 素的基础上，进行了云南龙江水电站的水库调度优化 研究，提出了水库优化调度的特征水位及调度方案， 为水库的运行提供了重要的指导和依据。

本文的水库调度研究是对发电量最优化模式的一 种探索，没有考虑云南电力市场竞价的影响，同时 2016年龙江水电站安装了生态机组（4号机组， 20MW)，发电方式出现变化。下一步要在对云南电 力市场竞价规律进行充分分析，收集4号生态机组完 整运行资料的前提下，引入数学建模等方式开展更加 深入的研究。！

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人