東津水庫優化調度分析

黃 輝

1 前言

東津水庫位于贛西北修水縣修河上游。水庫壩址以上流域面積1 080 km2，多年平均流量30.2 m3/s，庫容7.95億m3，水庫正常蓄水位190 m，洪水標準按百年一遇設計，萬年一遇洪水校核。裝機容量2×3萬kW，是一座以發電為主，兼有防洪、灌溉、養殖等綜合效益的中型水電工程。電站于1992年1月開工建設，1995年7月25日和11月23日兩機組分別并網發電，設計多年平均發電量1.164億kWh。

東津水庫調度計劃在每年初根據本水庫的控制運用指標、水庫調度方式及有關要求制定，并結合水庫調度圖擬定年內水庫運行控制水位過程線及其可能的變幅，作為指導執行年度調度計劃的重要依據。目前，發電調度由省電力調度中心進行調度指揮，防汛調度由九江市防汛抗旱指揮部進行調度指揮。本文研究了歷年資料，為進一步優化調度提供了必要的操作性指導，使水庫調度更加科學。

2 歷年資料分析

為了提出合理的調度方案，現將我廠歷年各月水庫發電調度相關的平均數值，進行統計分析，以便從中找出規律。

下面表格中數據，為建庫后歷年各月水庫運行平均數值。把1996年至2013年看作水庫的一個調節周期（也可分解為3個或5個等調節周期，這里不作敘述），對表格中歷年各月數據進行統計分析如下，詳見表1、2、3。

2.1 歷年降雨、來水及發電用水情況

歷年降雨量、發電量和水位情況見表1。

歷年各月降雨平均值與均值對比見表2。

表1 1996年至2013年各月平均水位

表2 1996年至2013年各月平均降雨量

圖1 各月降雨量平均值與均值對比

歷年各月入庫水量平均值與發電水量對比見表3。

表3 歷年入庫水量與發電水量

圖2 各月平均入庫水量與發電水量

通過表3及圖1、2，將數值統計分析如下：

1）從月平均數值統計來看，上述表格及圖表中，東津水庫流域歷年各月降雨及來水情況主要發生在4月至7月份，其全年各月降雨過程的變化趨勢圍繞均值上下波動，且偏離均值不遠。

歷年3-7月份平均發電水量利用率偏低，均低于70%，其中，6月份水量利用率低于50%。我廠庫區年降雨主要發生在3-7月份，水量利用率低，勢必會造成棄水。

歷年9-12月份平均發電水量利用率過高，10月份水量利用率高于300%，其中，9月份、12月份水量利用率為200～250%，勢必會造成發電水頭偏低，耗水率增大。其次，年末水位控制過低，不利于來年年初發電，若遇上來年是枯水年份，勢必造成來年發電困難，整個全年水位偏低，發電耗水率過大。

2）從年平均數值統計來看，透過上述表格數值，分析見表4。

表4 歷年耗水率對比

可見，東津水電站實際歷年降雨量、徑流量、發電量的平均值，均滿足設計規劃要求，體現了該流域降雨及徑流情況的一般規律。水庫歷年運行調度情況總體良好，如果5-7月份水量利用程度更高些，發電量會更多。

2.2 水庫歷年各月平均庫水位與月末平均水位控制情況

表5是水庫歷年各月平均庫水位與月末平均水位的對比及控制情況，從表格中數值及圖表情況反映來看，總結分析如下：年初1-4月份，水庫月平均庫水位均低于179.0 m；汛后10-12月份，各月平均庫水位均低于183.0 m。汛期內，6-8月份，水庫月平均庫水位均高于184 m，且月末平均庫水位均高于185 m。

表5 各月庫水位

可見，整個調節周期內，汛前（1-3月份）、汛后（10-12月份），因庫水位過低，無法充分發揮水庫可以在高水頭發電。而6-7月份，因庫水位運行相對過高，故棄水量過大在所難免。東津水庫5、6、7月份，是一年之中來水最充足的時期，棄水的可能性概率最大，在考慮發電水頭與棄水兩者的重要性時，應優先選擇棄水更為重要，其次再考慮發電水頭。可見，水庫發電調度方式有待改進。

2.3 東津水庫歷年棄水情況

歷年棄水統計情況見表6。

表6 歷年棄水統計情況

從上述表格數據統計來看，歷年來各月發生棄水次數統計如下：2月份1次、4月份2次、5月份3次、6月份5次、7月份5次、8月份1次、11月份1次（冬汛）棄水。

可見，水庫棄水主要發生的次數，在5、6、7月份次數最多，棄水概率最大。如何做到減少棄水或不發生棄水，通過上述洪水出現的洪峰頻率大小統計，水庫進入汛期，應能主動承擔一場洪峰頻率在5-10年一遇的洪水為妥，具體調算見表7。

表75 、6、7月份棄水調算統計

透過上述表格中數據，我們可以看出，洪水來臨時，只要提前控制好汛期各月（5-7月份）庫水位，即使發生棄水，也可將棄水量控制在較小的范圍內，或避免棄水。由于還有后續（6、7月份）來水，故5月份庫水位控制相對可以低一些。8月份以后來水偏少且降雨不集中，故7月初庫水位控制相對要高些。

水庫調度是一門系統性很強的學科，需要遵循調度規則，按規律辦事，不能蠻干，調度工作需要從多方面考慮、比較，做到取舍合理，方能取得好的發電經濟效益和社會經濟效益。否則，就會造成一定程度的經濟損失或一定程度的社會影響。

我廠水庫發電調度，從1995年到2014年之間，在該調節周期（20年）內，累計棄水總量24.635 8億m3，折合電量30 117萬kWh，相當于平均每年棄水1.231 8億m3，折合電量1 500萬kWh。我廠屬多年調節水庫，從數據中可以看出，沒有充分發揮水庫的周期調節能力。

2.4 歷年東津水庫發電調度期望值

歷年平均值按95%的水量利用率計算各月平均發電出力及日平均出力，具體計算可參照表8。

表8 各月平均出力

對上述表格中數據進行適當修訂，可暫定為年發電計劃參考。

3 2015年至2017年水庫運行數據分析

1）2015年至2017年水庫運行數據分析見表9、10、11、12。

表9 流域降雨量對比表

表10 月度發電量對比表

表11 月度入庫水量

表12 各月單位毫米降雨發電量

2）2015至2017年數據分析總結。

最近三年（2015-2017年）與多年（1995-2013年）情況比較，庫區流域情況未發生明顯變化，主汛期依然發生在3-7月份，最近三年，強降雨及產生的來水情況主要在5、6、7月份。

2016及2017年發電量比往年(1996-2013年)有比較大的增幅,通過數據對比,得出下面這些結論：

1）2015、2016及2017年降雨量分別為1 821.5 mm、1 844.9 mm、1 977.4 mm，降雨量為往年平均值（1996-2013年）1 558 mm的118%，降雨量增多是導致這三年發電量增多的一個因素；

2）水庫調度更加合理，2015年發電耗水率為6.80m3/kWh，2016年發電耗水率為6.87 m3/kWh，2017年發電耗水率為6.72 m3/kWh，歷年平均值（1996-2013年）為6.983m3/kWh，耗水率下降，發電量增加；

3）2017年來水偏豐，但主汛期（4-7月份）水能利用系數偏低（水能利用系數為68.7%，來水量9.51億m3，發電用水量為6.53億m3），棄水量達2.39億m3，折合電量3 400萬kWh，水庫調度管理還有較大的優化空間。

4 結論

最近幾年，公司通過優化水庫調度，發電量及年末水位控制均優于歷年情況。2014年發電量1.347億kWh，2015年發電量1.702億kWh，2016年發電量1.619億kWh，2017年發電量1.6 079億kWh，對比設計多年平均發電量1.164億kWh，水庫優化調度成績突出。優化調度主要是控制好水庫水位，重點做好5-7月的水位控制，每年5-7月控制水位在185 m以下，如遇大的降雨，加大發電下泄流量，盡最大可能把水位降低到185 m以下；7月下旬應放開水位控制，減少發電，年末水位建議控制在180 m以上，以便提高水庫水位。

總之，安排合理調度，積極與省電力調度中心協調水庫運行情況，通過發電嚴格控制好各時期的庫水位，按時收集庫區氣象預報信息，提前合理做好發電計劃等，最大限度地減少棄水，發電效益會明顯提升。

[1]劉涵.水庫優化調度新方法研究[D].西安：西安理工大學,2006∶1-14.

［2］劉鐵宏.水電站水庫優化調度研究現狀與發展趨勢[J].吉林水利，2010，3（10）∶34-35.