三峡电站初期运行期节水增发考核.doc

经济运营与优化调度

三峡电站初期运行期节水增发考核
计算方法研究与实践

摘要：节水增发是考核水电站优化调度和经济运行的重要指标。三峡水库于2006年汛后蓄水至156m，枢纽从围堰发电期进入初期运行期。由于枢纽运行方式的改变，原有的节水增发计算方法不再适用。本文根据三峡水库初期运行期的特点，深入探讨了三峡电站节水增发考核指标及其计算方法，并基于EXCEL VBA进行了系统开发，充分验证了三峡电站初期运行期节水增发考核计算方法的合理性和可操作性。
关键词：水能利用提高率；节水增发；三峡电站

1 初期运行期概况
初期运行期，三峡工程将发挥防洪、发电和航运效益。水库正常运行水位156 m，防洪限制水位144 m，枯季消落低水位144 m。水库运用原则为：1O月1日开始蓄水，10月底以前蓄至正常蓄水位；1月～4月为供水期，4月底库水位不低于枯季消落低水位，5月底库水位不高于枯季消落低水位；6月1日～6月10日为汛前水库水位消落期；6月11日～9月30日为汛期，在水库没有防洪任务时库水位按防洪限制水位控制。
三峡电站分左岸电站、右岸电站、地下电站和电源电站。左岸电站装机14台，右岸电站装机12台，地下电站装机6台，电源电站装机2台。机组额定出力除电源电站为5万kW 外，其余机组额定出力均为70万kW 。目前，左岸14台机组和电源电站2台机组全部安装完成并投入运行。右岸12台机组计划2007年和2008年安装完成。地下电站的6台机组初步计划2010年左右安装完成。
由于三峡电站与全国主要电力负荷地区的距离在1 000 km左右，包括华中(含川渝)、华东、华南和华北等跨省电网所在地区，均属经济输电范围，是国家大电网的中心主导电站，承担电力系统的调峰、调频、事故备用等重要任务。
三峡机组额定水头：左岸80．6 m，右岸85 m，最大运行水头113 m，最小运行水头71 m(正常运行期)。

2 节水增发考核计算方法及流程
2.1 基本公式
三峡电站将在节水增发主要指标包括，实际发电量，考核发电量，库容差电量和水能利用提高率，其中水能利用提高率计算公式为：
(1)
三峡电站在初期运行期内，和计算方法根据水库运行方式分为两种类型：
类型一、汛期(6月11日-9月30日)，三峡电站在此期间，将利用144m以上的库容，发挥防洪效益。在没有防洪任务情况下，电站按径流方式运行，库水位正常变动范围为143.9-145.0m。
类型二、非汛期(10月1日-次年6月10日)，三峡电站在144-156m水位运行，具有近68亿m3的库容，在此期间三峡水库具有一定的调节能力，电站也将承担电网的调峰任务和下游航运补偿任务。
2.2 基本参数的确定
1) 三峡综合效率系数K值：设计部门通过模型试验确定的K值范围为8.5～8.8。由于三峡电站机组实际运行资料有限，不具备复合K值的条件，因此，在考核发电量计算过程中采用8.5。
2) 汛期考核水位：三峡电站初期运行期，水库允许变化范围143.9-145.0m，根据三峡水库运用特性，汛期考核水位确定为144.0m。非汛期按水库调度图确定。
3) 水头损失：采用三峡计字３４７号分析的三峡入库流量～水头损失关系进行查算。
4) 机组预想出力：三峡机组出力限制曲线采用厂家提供的设计值。
5) 电站尾水位：由于三峡电站尾水受到葛洲坝水库的影响，因此根据三峡出库流量，由三峡出库流量-葛洲坝5号站水位-三峡尾水位相关曲线进行查算。
6) 库容曲线：采用设计部门提供的三峡库容曲线。
7) 水位控制站：以三斗坪站和凤凰山站为代表站计算。
8) 调度图：采用长江委设计院提供的初期运行期汛限水位为144m调度图。
2.3 汛期计算方法及流程
1) 汛期，三峡电站考核发电量E核 计算，以日为计算时段，计算流程图见图1
说明：
Q日：日平均入库流量； K核：综合效率系数；
H葛：葛洲坝5号站水位；
Z核：汛期考核水位； Z下：日平均尾水水位；
H损：日平均水头损失；
H均：日平均净水头；
N水：出库流量可发出力；
N预：预想出力；
N最大：可调出力；
N核：日考核出力；
E核：日考核电量；
E损：日调峰及弃水损失电量

图1 汛期考核发电量计算流程图
2) 电量损失(E损)计算方法
其中日调峰及弃水损失电量（E损）的定义如下：
在电站设计现有发电能力条件下，上游来水未能得到充分利用的部分。主要包括：调峰损失、机组检修弃水损失、机组事故停机损失等，电量损失的表现形式主要是：上游来水小于机组发电用水时弃水；上游来水大于机组发电用水时，电站总出力小于相应水头下的应发总出力。
a) 上游来水小于机组发电用水的情况下由于调峰等原因造成弃水时：
E损失=(Q弃/Q耗)×T (2)
式中:T：弃水的时间（h），Q弃：该时间段内的平均弃水流量（m3/s），Q耗：该时间段内的平均耗水率 (m3/s/kw)

b) 上游来水大于机组发电用水（弃水期）时
① 调峰损失计算
弃水期电站调峰损失以日为单位进行计算：
E损失=（N最大-N平均）*24 (3)
式中:N最大：日（8：00～24：00）内全厂最大出力，N平均：日内全厂平均出力

② 机组检修及机组事故停机造成的电量损失：
E损失=N×T×d (4)
式中:T：机组检修或事故停机的累计时间，N：根据机组出力限制线由H均推求的机组单机出力，H均：该时间段内的平均净水头，d：停机台数

3) 蓄能差电量()计算方法
由于三峡汛期电量的来源因水头大小而反映，特别是当三峡水库进行调洪时，蓄入水库中的水量无法用于发电。因此规定在汛期，三峡电站因时段初与时段末水位产生的蓄能差电量为0。
2.4 非汛期计算方法及流程
1) 非汛期，三峡电站考核发电量E核 计算，以旬为计算时段，计算流程图见图2

说明：
Q入：时段平均入库流量
Z上初：时段初坝上水位；
K核：综合效率系数；
Z上末：时段末坝上水位；
Q出：时段平均出库流量；
Q综合：允许最小出库流量；
Z上均：时段平均坝上水位；
Z下均：时段平均坝下水位；
H损：时段平均水头损失
H均：时段平均净水头；
N：电站时段平均出力；
N预：预想出力；
N核：时段考核出力；
E核：时段考核电量；
Zmin：最低水位；
Zmax:最高水位；
Z上末N：根据出力计算的末水位；
Nmax：最大出力；
N图：调度图指示出力;
Q出设：根据设定末水位计算的出库流量

注：水量平衡考核计算流程与汛期考核发电量计算流程相同

图2 非汛期考核发电量计算流程图

2) 电量损失(E损失)
计算方法同汛期电量损失计算方法。
3) 蓄能差电量()
为水库计算时段末实际水位与考核程序计算得出的时段末考核水位之间的蓄能差值。若计算时段末实际水库水位高于时段末考核水位，则考核时段末库容差电量为正值，反之则为负值。
＝△V/η耗 (5)
式中:△V为水库在计算时段内的变化量，η耗为计算时段内的平均耗水率。

4) 特殊时段处理
三峡电站节水增发考核时段以月为单位，在6月计算节水增发时，根据实际情况分为上旬和中下旬两阶段进行考核。分别计算出E核、和E损失再求水能利用提高率。

3 计算成果分析
根据拟定的计算方法，根据实际运行资料，从2006年10月至2007年5月对三峡电站进行节水增发计算。从计算结果可以看出，最大水能利用提高率为14.3%，出现在2006年10月；最小为6.1%，出现在2007年1月；平均水能利用提高率为8.4%。对各月水能利用提高率进行分析，其变化规律符合三峡水库运用变化规律。

4 结语
本文对三峡电站节水增发的考核指标及相应的计算方法进行了探讨，并根据电站的实际生产需要，开发了基于EXCEL VBA的节水增发自动计算系统。对三峡水库156m蓄水以来的节水增发计算成果进行分析可知，本文的节水增发计算方法，符合三峡电站运用特点，计算成果合理。

参考文献：
[1] 赵永生等.水电厂水能利用提高率考核问题探讨 武汉水利电力大学学报 2000,33(1) 40-42
[2] 节水增发电量计算方法(南瑞)
[3] 李学贵等. 三峡电站初期运行期调峰能力分析 水电自动化与大坝监测 2007,31(1) 9-11
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