論水庫水位控制與三峽梯級樞紐效益分析

論文類別:工學論文 > 水利工程論文
論文標簽:水庫論文
論文作者: 李學貴
上傳時間:2009/7/29 16:25:00

  論文關键詞:水位控制; 梯級樞紐; 效益分析
  論文摘要:本文通過對不同的來水时期葛洲壩水庫水位的變化對梯級樞紐發電效益影響分析,提出在保證梯級樞纽安全的前提下,科學調度,合理控制梯級水庫水位,可以較好的發揮梯級樞纽的效益。
  
 1 概述
  
  隨著三峽第一臺機组的投運和三峽雙向五級船閘的通航,三峽工程開始發揮防洪、發電、航運效益。一年多來,三峽電廠給電網提供了強大的電力,也促进了全國電力的聯網。航运方面,改善上遊航运條件,枯水期實施航運流量補償,增加葛洲坝樞紐下遊枯水期航深,保證航道畅通。如何合理的科學调度水庫,在保證梯級樞紐安全运行的前提下,使葛洲壩和三峽梯級樞紐的綜合效益最大是我們面臨的新課題。
  在三峽圍堰發電期,葛洲壩和三峽水庫均無調节庫容,基本上是徑流发電。三峽水庫水位运行的範圍汛期為134.9~135.7 m,汛後蓄水到139 m,主要是作为枯水期航運補水,以提高葛洲壩下遊的航道的通航水深,保證枯水期下遊通航安全。葛洲壩運行水位為63.5~66.5 m。
  如何利用水庫水位允許的變幅,合理控制水位,將可增发電量。在對於徑流发電的單個電站,盡量擡搞水庫水位能增大發電效益。如葛洲坝在單獨運行時,每年僅擡搞水庫水位一项能增發電量約1億kW·h。對于梯級水庫,必須進行科學合理的调度,才能獲得較好的效益。
  由于三峽水利樞紐與葛洲壩水利樞紐相距僅38 km,葛洲坝水庫水位的變化對三峽電站的尾水位影響較大,擡高葛洲坝水庫水位雖然能增加電量,但是抬高葛洲壩水庫水位将減少三峽的發電水头,勢必減少三峽的發電。如何控制葛洲壩水庫水位使梯級發电最大,下面作初步的分析。
  
  2 葛洲壩水庫水位的變化對三峽電站的尾水位影響分析
  
  葛洲壩水庫水位的變化幅度按不同流量級,對三峽的尾水位影響的幅度不同。隨著流量的增大,葛洲壩水庫水位的變化對三峽电站的尾水位影響減少。主要是由於水流在傳播過程中存在一定的坡降,流量越大,沿程的坡降就越大。分析發現,葛洲壩水庫水位的變化幅度與三峽的尾水位變化幅度的比值均小於1。不同流量的變化比值見表1。
  
  3 兩壩间水位變化對梯級樞紐發電影響分析
  
  從水電站出力计算公式N=KQH,我们知道,產生的能量主要是流量Q和水頭H,K为出力系數,與機組的效率有關。當三峽電站和葛洲坝電站發電引用流量相同,兩壩间的水位變化會引起兩個電站機組的水頭變化,對梯級兩个電站的發電出力產生影響。通過計算公式分析我們不難發現,由於K值差異很小,如果葛洲壩水库水位變化幅度與三峡尾水位變化幅度比值为1時,可認為總的梯級電量基本相同。由於目前三峽電站的電价高於葛洲壩電價,往往認為降低葛洲壩水位運行,以提高三峡的發電水頭可獲得較大电量效益和經濟效益。
  由於不同流量級時水位變化的比值不同,而大部分時期兩個電站的引用流量不同,降低葛洲壩的水位使三峽機組增加一定的有效水頭,雖然增加三峽的發電量,由於葛洲壩也減少了發電量,不一定獲得梯級效益最大。下面就分不同的來水時期兩壩間水位變化對梯級樞紐發電影響進行分析。
  
  3.1 枯水期
  三峽和葛洲壩電站非棄水的情況,若降低葛洲壩水库水位運行,三峽與葛洲坝增減電量的差值可認為基本為0。
  按照目前三峡10臺機,所需流量9 600 m3/s左右,從表1可見,10 000 m3/s以下葛洲壩水庫水位的變化幅度與三峽的尾水位變化幅度的比值均接近1,若降低葛洲壩水位運行,三峽電站可獲得與葛洲壩降低的水头基本相同發電效益。由於三峽的電價高,從經濟效益上分析,對企業的經濟效益來讲,適當降低葛洲壩水位運行还是合理的。
  由於枯水期考慮到系統調峰,調度規程規定葛洲壩必須利用兩壩間的水位變幅對三峽進行反調節,如果這時一味要求將“葛洲壩的水頭調度到三峡”,並不能使三峽電站获得更多的電量,而且會增加調度上的難度。
  因此,在這種來水情況下,電站参與系統調峰時,兩坝間水位變幅應滿足航運安全,葛洲壩水庫水位宜控制在65.5 m左右。當電站參不參與與系統時,為保證葛洲壩機組和船閘上下遊水位差不超過27 m,葛洲壩水庫日平均水位宜控制在64.0~65.0 m。
  三峽棄水時葛洲壩非棄水時,目前流量在9 600~17 000 m3/s,由於葛洲壩通過機組的流量大於三峽機組流量,根据出力計算公式N=KQH,即使此時降低葛洲壩水庫水位引起的水頭差全部被三峽所利用,三峽所增加的電量應該小於葛洲壩減少的電量。整個梯級電量是減少的。因此這一時期應適當將葛洲壩水位偏高控制。
  
  3.2 棄水期(三峽和葛洲壩都弃水時)
  當葛洲壩水頭大於設計水頭時,流量在17 000~20 000 m3/s(和葛洲壩水位控制有关),也就是流量和水頭滿足葛洲壩機組時,在保證葛洲壩機组超銘牌滿發的前提下,盡量降低葛洲壩水库水位,可使三峽獲得一定的增發電量。按葛洲壩水位日平均降低0.5 m計算,三峽每臺機可增加約0.6萬kW出力,每天據統計此流量多年平均約20天,按目前10臺機算,每年可增加發电量3000萬kW·h。
  當葛洲坝水頭小於設計水頭時:流量大於20 000 m3/s时,葛洲壩水庫水位的變化幅度與三峽的尾水位变化幅度的比值小於1,而且隨着流量的增大,其比值是逐漸減小的。通過分析計算,葛洲壩水位變化1 m,對葛洲壩21臺機組的出力影響15~20萬kW,而對三峽10臺機的出力影响只有6~8萬kW。可見適當擡高葛洲壩水位對增加梯級發電效益是明顯的。因此,當流量大於20 000 m3/s時,應盡量擡高葛洲壩水庫水位在66.0 m左右運行。
  以上分析是按目前三峽10臺機組运行進行分析的,隨著三峡機組的逐漸投運,葛洲壩水位的變化對梯級樞紐发電的影響也在變化,应根據實際情況在調度中具體掌握。
  
  4 合理控制三峽水庫水位,攔“洪水尾巴”多發電
  
  在一般情況下,三峡水庫水位偏高控制,非棄水時可減少發電單耗,棄水時可增加機組有效水頭多發電。在電站處於棄水和不棄水的小洪水期,洪水前可提前將三峡水庫的水位通過機組降低到接近下限值。洪水過後盡量將三峡水庫的水位擡高至上限,三峽水庫重復利用可增發電量。 免費論文下载中心 http://www.hi138.com   按照目前三峽水庫允許的變幅134.9~135.7 m,庫容3.4 億m3,调度上留有余地,按2. 5億m3 ,在出現大於20 000 m3/s 的洪水時,將三峽水库水位降到下限,在洪水退到小於發电用水流量之前,將三峽水庫水位升到上限,這部分庫容,相當於增加一天的流量2 600 m3/s,每次洪水增加电量約1 000万kW·h。若按每年出現大於20 000 m3/s 的洪水5次計算,每年增加電量約0.5億kW·h。
  
  在2003年5月29日~6月8日通過三峽水庫重復利用,葛洲壩增發效益 0.3452億 kW·h
  
  如7月2日的實時調度中,根據預報7月4日入庫流量將達到25000 m3/s;在2日9時開始進行優化調度,三峽庫水位從135.38 m於21∶50降到135.02m,利用庫容1.548億m3,節水增发電量649萬kW·h。
  不過,“攔洪水尾巴”重復利用庫容要和短期水文預報結合起來使用,否則,不僅得不到重復利用庫容的“水量效益”,可能損失因水庫水位下降而起的“水頭效益”。
  
  5 結語
  
  以上從水能利用方面,分析水庫水位控制對梯級樞紐的發電影響,由於梯級調度受到防洪、航運及其它方面的制约,梯級樞紐的效益分析是多方面的。應在實時調度中不斷總結三峡電站運行特點和規律,加強梯級優化調度研究,以充分發揮梯級樞紐工程的综合效益。
  以上分析說明,只要科學調度,合理控制水庫水位,是可以提高梯級樞紐的發電效益。以下幾點,可供實際調度參考。
  1)三峽水库水位,在一般情況下應偏高控制。在電站處於棄水和不棄水的小洪水期,洪水前可提前將三峽水庫的水位通過機組降低到接近下限值。洪水過後盡量將三峽水庫的水位擡高至上限。
  2)枯水期,當三峽和葛洲壩電站非棄水時,葛洲壩水位可適當偏低控制;當三峽棄水而葛洲壩電站非棄水的情況,葛洲壩水位可適當偏高控制。
  3)棄水期,當葛洲壩水頭大於設計水頭時,葛洲壩水庫水位可尽量偏低控制。當流量較大的,應擡高葛洲壩水位運行。 轉贴於 免費論文下載中心 http://www.hi138.com
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