流域梯級水電站集控中心管理的必要性及對低碳經濟發展的作用

杜成銳, 趙永龍, 陳 堯

(1.四川省電力公司調度中心,四川 成都 610041;2.中國水電顧問集團成都勘測設計研究院,四川 成都 610072)

1 梯級水電站集控中心管理的必要性

1.1 保障電網安全運行的需要

流域梯級電站群往往具有多級電站、裝機容量大等特點。流域梯級電站的集中控制管理可以通過具有年調節性能的水庫攔蓄豐水期來水,減少無益棄水,補充枯水期水量以提高枯期發電量,緩解電力系統豐枯矛盾和峰谷矛盾,提高電網運行安全性。另外,梯級水電站往往承擔電力系統的調頻、調峰任務。通過集中控制管理,一方面可增大系統調峰容量,減輕火電參與系統調峰容量,使火電機組能穩定運行在基荷帶,降低火電煤耗;另一方面,通過合理分配各水電站出力,優化機組運行工況,可減少機組在系統中旋轉備用的運行時間和機組空載運行率,并統一躲避機組振動區,降低發電耗水率,實現電網經濟運行[1]。

1.2 提高流域水資源利用率的需要

實施流域梯級電站集控中心管理,可充分利用水資源[2]。流域梯級電站間具有緊密的水力聯系和電力聯系,各電站發電效益受上下游電站的影響較大。下游電站的調度用水及發電水頭直接受上游電站的制約,同時下游電站的回水又直接影響上游電站的發電水頭。若各梯級電站單獨運行,不從全流域整體考慮,容易造成顧此失彼,使梯級整體水能利用率較低,易導致水庫及下游電站無益棄水,從而造成大量棄水電量。而集控中心的實施,則從流域整體水能利用率最大化角度出發,不僅龍頭水庫的調節作用可以得到充分發揮,而且梯級水庫之間可通過徑流電力補償調節,合理確定梯級水庫蓄放水次序,如汛初水庫蓄水時可先蓄調節能力較小的水庫,而龍頭水庫后蓄,從而提高梯級電站的引用水頭;汛后則龍頭水庫先開始加大發電,對下游各梯級水庫進行補償調節,可使梯級電站枯季的發電能力有大幅度的提高,從而相應提高流域徑流的水量利用率。

1.3 流域和梯級電站安全防洪度汛的需要

流域梯級水電站集控中心管理有利于流域各梯級電站的安全防洪渡汛。根據流域的水文特點,流域降雨在時間和地區分布上存在著差異,利用各梯級水庫調節性能的不同,充分發揮龍頭水庫、大型水庫的調節優勢,通過水庫之間的削峰、錯峰,可以提高流域梯級整體的防洪能力。另外,隨著流域梯級水電站集控中心管理的實施,全流域洪水預報和局部流域的洪水預報成果,不僅可以為各梯級水電站的防洪度汛提供可靠的信息,而且使梯級調度機構成為全流域的水情信息中心,有利于防洪調度方案的快速決策。

1.4 減輕電網調度任務,提高工作效率的需要

隨著我國流域梯級水電站的開發,梯級水電站數目劇增,必將加重電網調度中心發、供電調度工作的任務,若所有梯級電站都由電網調度中心直接調度,其任務將極其繁重;其次,各梯級所在流域均有自己的特性,而掌握一個流域的水文、氣象、電站特性需要經過較長時間的摸索,各電網調度中心的發、供電調度其本身任務已非常繁重,再要求電網調度人員去掌握各梯級所在流域特性是不現實的,也是不必要的。因此,通過設立梯級集控中心,電力調度部門即可將梯級總負荷曲線下達給梯調中心,再由梯調中心下達至各梯級電站,這樣即可減輕電網調度的工作量,從而大大提高工作效率。

1.5 節約生產運行成本,改善員工工作環境的需要

梯調中心作為流域開發公司下屬各梯級電站監視、控制和調度管理中心,可實現對各電站的遙控、遙調、遙測、遙信、遙視以及梯級經濟運行和調度管理,不僅可以精簡水庫調度人員、發電運行值班人員,減少相關管理崗位人員數量,達到精簡運行維護人員的目的,還可以通過集控模式實現流域梯級各電站的備品備件和相關裝置、設備的共享,消除了備品備件和物資材料的重復儲備現象,從而降低生產成本。此外,流域梯級電站大多處于偏遠,環境、氣候條件較差的地區,而“五遙”的實施和“無人值班”(少人值守)集中控制管理模式的推行,能有效地把電站運行人員從艱苦的環境中解脫出來,真正實現企業“以人為本”的科學發展觀。

1.6 電力體制改革的需要

隨著電力體制改革的推進,廠網分開及競價上網的逐步實施,電網對電力的調度將逐步從原來的微觀管理走向宏觀控制,即對各發電公司的電力調度將采用總負荷曲線控制的方式,使各發電公司的電力調度管理更加靈活。水電廠的水庫調度任務已不再是單純的水庫調度,企業須按市場經濟規律的要求對防洪、發電、航運等綜合利用進行協調控制和管理,利用水庫運用水位的允許變幅,統一制定梯級電站發電計劃,降低水耗,實現電力生產效益最大化,同時還要優化梯級樞紐的發電調度和檢修計劃,以滿足電力市場對機組和負荷控制的要求。

另外,電力體制改革的推進將促進電力交易實時競價體系的形成。競價上網是關系到電量合同和電價協議簽訂的重要環節。為迎接這一改革需要,爭取主動,流域梯級電站必須通過水電集控中心管理設置水電結合的實時調度以應對電價實時交易。實時調度通過對水情信息的充分掌握,以及對售電能力和發電能力的信息收集,有效根據電力市場的動態信息、未來水情,做好發電計劃并實施最優運行方式,提升水電等可再生清潔能源開發企業在電力市場中的競爭力[3]。

2 梯級電站集控中心管理的可行性

2.1 政策支持

黨的十七大報告指出:“堅持節約資源和保護環境的基本國策,關系人民群眾切身利益和中華民族生存發展”。目前,轉變經濟發展方式、大力推行節能環保成為舉國上下的共識,也是當前及今后相當長一段時期內我國經濟工作的中心任務之一。電力工業是生產清潔二次能源的重要產業,電力被我國政府列為節能減排的重要行業之一,節能發電調度是綜合治理發電企業能耗與排放的重要突破口。據估算,節能發電調度若能全面推行,全國每年將節約發電用原煤 1億 t以上,由此初步推算,還能減排煙塵約 30萬 t、二氧化硫約 90萬 t、氮氧化物約 50萬 t、二氧化碳約 1.6億t。節能發電調度一方面直接降低發電用煤及相應污染物的排放,同時還能間接地減少煤炭開采對環境的破壞和煤炭運輸對環境的污染,其社會效益和經濟效益十分巨大。

節能發電調度以節能、環保、經濟為標準,使潔凈的水能資源得到優先使用,并要求積極提高水資源利用率。為此,節能發電調度明確要求:“對流域梯級水電廠,應積極開展水庫優化調度和水庫群的集控中心管理,合理運用水庫蓄水”。

2.2 國內外已有成功經驗

目前不少發達國家的梯級電站都實行集控中心管理,各種相關技術也已非常成熟。如法國電力公司、加拿大魁北克水電公司、委內瑞拉 EDELCA公司等的流域梯級電站集控中心管理的實踐和取得的巨大經濟效益和社會效益均有力地證明了梯級水電站集控中心管理切實可行,不僅不會給電網安全造成負面影響,相反,先進的集控系統的采用還能提高工作效率和調度指令執行的準確率,增強電網的安全穩定運行能力。

國內已建成的梯級調度機構有湖北清江梯調管理中心、三峽梯調通信中心、烏江流域梯級電站遠程集控中心、黃河水電公司梯級電站集控中心等。這些流域性的梯級調度機構成立后,在優化生產、提升管理水平、人才培養等方面積累了成功經驗。

3 梯級水電站集控中心的管理效益

筆者以大渡河干流梯級電站為例,說明集控中心管理能夠帶來的巨大經濟效益和社會效益。

該河流以發電為主,兼顧防洪、航運。規劃梯級開發電站 22級。其中,以下爾呷為上游“龍頭”水庫,以雙江口為上游控制性水庫,以瀑布溝為中游控制性水庫,總裝機容量 2340萬 kW。

通過梯級水電站集控中心管理能夠獲得顯著的經濟效益,全梯級多年平均年發電量可由單獨調度運行的 1053億 kW?h提高到 1123億 kW?h,增長 6.6%,保證出力由 479萬 kW增長到1083萬 kW,增加 126%,其中枯期電量由 195億kW?h增加到 413億 kW?h,增加 112%。

實施梯級水電站集控中心管理,水電增發電量,進而減少火電發電量和耗煤量。水電站每多發 1kW?h電量,按保守估計可節約 300g標煤計算(目前水平,小火電機組發電煤耗率約為 380～500g/kW?h,30萬 kW、60萬 kW的高效發電機組的標準煤耗率約 275～330g/kW?h),大渡河干流梯級電站實施集控中心管理后一年可增發電量 70億 kW?h,相當于少燃燒約 210萬 t標煤;

實施梯級水電站集控中心管理,將減少污染排放。由于減少了發電燃煤,相應減少污染物排放,節約 210萬 t標煤,相當于減少約 300萬 t噸原煤的采掘、運輸、燃放和排放。

4 結 語

水電是優質、綠色、清潔的可再生能源。實施流域梯級水電站集控中心管理是堅持統籌兼顧流域梯級上下游,統籌兼顧水量、水頭,科學利用水能資源的根本方法,符合建設資源節約型、環境友好型社會的要求,是實現節能減排目標和發展低碳經濟的重要途徑,對貫徹落實科學發展觀,促進又好又快發展具有重要意義。因此,隨著我國各大流域水電項目的陸續投產,將會形成愈來愈多的梯級水電站群。因此,開展流域梯級水電站集控中心管理是十分必要的。

[1] 張勇傳.水電站經濟運行[M].武漢:華中科技大學出版社,1998.

[2] 馬光文,劉金煥,李菊根.流域梯級水電站群聯合優化調度[M].北京:中國電力出版社,2008.

[3] 楊東方,馬光文,過夏明,張 建,王立明.競價上網環境下梯級水電廠的經濟運行問題研究[J].東北水利水電,2003,21(1):1-3.