红水河梯级减少弃水调度措施探索与实践

陈粉娥

摘要： 当前广西区内电力电量大量富裕，结合广西区内2017年水电弃水情况和导致弃水原因分析，及2017年红水河梯级调度运行中采取的优化调度措施，探讨在减少弃水的问题中发电企业可采取的有效手段。重点提出降低有调节能力水库汛前水位、建立梯级水库优化调度补偿机制、动态控制汛限水位、积极参与市场交易，对减少弃水有现实意义。

关键词： 梯级水库;减少弃水;水库优化调度;集控中心;红水河

概述

大唐集团广西分公司（红水河）集控中心下属的红水河梯级6个厂平班、龙滩、岩滩、大化、百龙滩、乐滩总装机847.3万kW。其中龙滩由南方电网总调调管，电量50%送广东，50%送广西;其余5厂由广西电网调管，容量占广西中调调管水电装机容量的49.4%，电量全部由广西消纳。

2017年广西弃水情况分析

广西2017年弃水基本情况

据统计，2017年广西电网中调统调的31座水电厂累计发生弃水电量约47.3亿kWh，各厂弃水损失率均在35%–40%之间，打破了连续多年少量或无调峰弃水的局面。红水河流域隶属于大唐广西分公司红水河集控中心（下称红水河集控中心）的6厂弃水电量达到30.11亿kWh，其中广西调管的5厂26.47亿kWh，占广西弃水电量的56%。

2017年广西弃水呈现弃水范围大、弃水时间长、弃水损失率高、弃水期机组负荷率低的特征。全年弃水持续长达4个月，31座电厂只有京南电厂没有弃水，就连调节能力强的巨型电站龙滩也产生弃水，红水河梯级弃水情况为龙滩水库运行后首次大规模弃水。弃水期各厂负荷率普遍不高，各厂平均负荷率约50%–60%左右，较以往近100%偏低约40%。

广西弃水原因分析

造成广西2017年大规模弃水，有多重因素影响，既有水库调节性能、电网电源构成、负荷峰谷变化、供需不旺等根本性限制因素，也有来水偏多、近年电源结构变化，政策变化带来的影响。

电量供需失衡

截止到2017年12月底，广西区内电网统调装机容量2878万kW，其中水电装机容量898万kW，占比31.2%，此外，由总调调管的天一、天二、龙滩分别有25%、41%、50%的负荷由广西电网平衡消纳，装机容量达60万kW的兴义电厂负荷也送回广西，云南与广西政府协议2017年云电送桂130亿kWh也纳入平衡。与此同时，社会用电负荷增长相对缓慢，2017年电网统调平均负荷约在1200–1400万kW，汛期最高负荷1600–1800万kW，最低负荷900–1100万kW。电力电量供应与社会用电需求存在巨大偏差，电量大量富裕不可避免。

水库调节性能偏低

统调水电装机除右江具有年调节能力、岩滩、西津枯水期有季调节能力、汛期日调节能力外，其余均为日调节或径流式电站，汛期30个水电站所有调节库容总和仅为49亿m3，27个日调节及以下水电站总调节库容仅为8亿m3，径流调节能力远低于全国平均水平。大部分电厂汛期来水只要超过满发流量，即使全力发电仍存在大量弃水，尤其是在来水偏丰的年份。

电网电源构成、政策调整及负荷变化影响

广西电网是典型的水火电混合型电网，2015年以来，广西境内更是有一大批火电、核电集中投产、风电、核电项目等新能源建设加快，火电占比大，保供热机组多，风电、光伏电源等可再生能源增长迅速。而由于政策调整，2017年广西水电上网顺序排在风、光、核、伴热火电之后，水电上网处于不利地位。广西电网负荷具有较明显的峰谷差，夜间低谷时段与白天高峰时段负荷差值约在600–750万kW，汛期来水偏丰的情况下，调度机构即便尽量安排统调火电机组停机，只保留必须的最小开机机组数量，水电仍然面临超高弃水风险，当水电机组平均出力达到200万kW以上时容易导致调峰弃水。

外来电源增多

随着“西电东送”战略深入实施，云电入桂由2015年的46.8亿kWh增加到2017年的128亿kWh，且云电丰枯送电比例78：22，汛期送桂电量多，水电消纳空间进一步被挤占。

降雨偏多，来水偏大

2017年广西汛期降水量为2009年以来最多;夏、秋季降水量分别偏多32%和18%，其中夏季偏多程度为1961年以来同期第3多，亦为1995年以来同期最多。汛期来水集中，在负荷需求增长缓慢，电网供电十分富裕、水电上网顺序偏后的情况下，水电调峰弃水成为必然。

红水河梯级减少弃水调度措施与成效

细化汛期调度方案，精益调度

为减少弃水，优化梯级水库调度，集控中心结合流域水库特点、历年水库运行情况，深入分析，编制了《梯级电厂优化发电调整方案》、《红水河梯级水电站发电匹配方案》，细化各厂不同情况下优化调度方案，确定了各厂总体调度原则。

龙滩按照“长短结合，逐步优化”的原则进行调度，根据年度来水预测，汛前充分腾库至死水位附近。汛期充分发挥水库调蓄性能，在龙滩无弃水风险的前提下，积极为下游拦蓄洪水，当下游弃水风险解除，及时增加龙滩出库，保证龙滩水位按中长期计划运行。

岩滩利用龙滩调蓄作用，实施预报预泄及库容补偿调度。在龙滩来水偏枯水位低于汛限水位366m时，提高岩滩水位至219–221.5m间运行，利用龙滩汛限以下库容补偿岩滩增蓄库容;龙滩库水位在366m以上时，岩滩库水位在219–220.5m运行，当预报未来3–5天有中雨以上降雨时，及时将岩滩水位预泄至219m或以下运行，确保流域防洪基本不受影响。

大化–樂滩电厂不弃水时，根据流域上下游梯级电站间水力约束，按照岩滩出库进行流域梯级负荷匹配，做到日内平衡，洪水来临前，大化、乐滩提前3～6h加大出力，百龙滩提前1～3h加大出力，逐步降低水位至死水位运行。

制定梯级补偿机制，提高梯级电站参与梯级优化调度积极性

红水河集控中心成立以后，对红水河梯级6个电厂实行集约化管理，坚持流域综合效益最大化原则进行调度，因此调度过程中阶段性的会影响某些电厂单库效益，进一步影响各电厂生产绩效考核。为解决相关问题，提高各电厂联合优化调度参与性，集控中心全面分析，根据流域水文特性和水库调度运行特点，仔细研究制定了《梯级联合优化调度计算评价办法》，对为下游实施调控调减电量、拦洪错峰、为避免弃水或经营需要实施的梯级间负荷转移等多项调度策略制定补偿措施和考评加分，鼓励各电厂积极参与梯级优化调度。该方法的实施，对于提高梯级电站参与梯级优化调度的积极性取得了一定的推动作用。

推进龙滩、岩滩动态汛限水位控制

红水河流域洪水具有明显的季节性变化，一般5月进入汛期，9月底结束，5～10月的降雨量占全年总量的80～90%，尤其以6～8月最为集中，形成坝址特大洪水的暴雨时间也绝大部分集中在6～8月。经过对天峨站1959年以来的水文资料分析，龙滩坝址洪水年最大洪峰流量主要发生在6～8月，占比92.3%，8月开始，洪水出现的几率和量级均减小，特别是9月份减小明显。根据水利部颁发的《综合利用水库调度通则》（水管（1993）61号文）规定，红水河流域具备实行分期防洪调度条件。

红水河集控成立后，为充分利用水能资源，集控中心与相关科研单位共同研究，大力推进龙滩、岩滩汛限水位动态控制，积极促进研究成果通过防汛部门批准落地实施。通过动态控制龙滩、岩滩汛限水位，极大的减少了梯级电站弃水，发电防洪效益显著。其中2017年龙滩后汛期平均运行水位提高了1～2m，月末水位较原汛限水位提高近4m，拦蓄洪水13.3亿m?;岩滩汛期控制水位提高了1.5～3.0m，拦蓄洪水12.7亿m?，为缓解下游防汛压力做出了积极贡献，同时梯级共计增发电量约7.62亿kW.h;2018年龙滩后汛期平均允许运行水位提高了1.5米，岩滩汛期控制水位提高了1.5～3.0米，增加了7～8亿m?的调洪库容，由于汛期来水同比偏少，但仍实现动态效益约1.65亿kW.h。

积极促进水火互济，充分利用市场杠杆促进清洁能源消纳

2017年为减少红水河梯级电站弃水，红水河梯级集控中心经过全面分析，统筹考虑，编制《水火电电量置换分配方案》，并积极与电网调度机构协调沟通，在电网的支持下，11～12月开展水火交易6.77亿kWh，使弃水电厂及时关闭闸门，减少了梯级电站弃水损失。2018年广西电力市场改革实施，集控中心积极响应政策，参与电力市场交易，集控9家统调水电厂累计完成交易电量14.65亿千瓦时，为年度零弃水做出了重要贡献。积极开展市场化交易，极大的促进清洁能源的扩大利用，实现了节能减排。

进一步降低主力水库汛前腾库水位，前汛期延缓水位回蓄速率可有效减弃增发

龙滩水库运行以来，汛前腾库平均水位为334.74m，汛前最低水位均发生在5月中旬末至6月上旬末之间。龙滩汛前腾库时间及腾库最低水位对于减少弃水还有一定优化空间。

综合考虑流域入汛情况，流域机组检修情况，拟定平水条件下，分别就4月底腾库至死水位330m、335m，和5月底腾库至335m进行演算分析比较，发现若提前至4月底腾库到位，同时将腾库水位降至死水位附近，虽然会牺牲少量的梯级经济效益，但能增加7～8亿调节库容，大大降低了流域防洪压力，社会效益较好。

2018年，龙滩于4月底前降水位至死水位330m，较历年同期最低平均水位低4m，为汛期多腾出约7.5亿m?调蓄库容，5–6月，龙滩库水位围绕330m“三上三下”调度，适当延迟水位回蓄时间，重复利用库容约25.5亿m?，为汛期零弃水奠定了坚实基础。

结论及建议

2017–2018年，红水河集控中心通过精细化预报调度方案、开展梯级补偿促进厂站参与优化調度、开展汛期水位动态控制，积极参与市场化交易，降低龙头调节能力强水库汛前水位，前汛期延缓水位回蓄速率，深挖水库调节空间，能有效提升清洁能源利用，产生良好经济效益和社会效益。当前广西能源发展进入新常态，短期内水电弃水问题突出，减少弃水需要政府、电网以及发电企业共同努力，在今后的水库优化调度中，希望政府加大宏观调控力度：一是适当调减云贵送桂电量，调整外来电源丰枯输送比例，减少广西区内汛期弃水，尽量避免出现输入性弃水;二是进一步完善以消纳水电为主的电力体制改革，丰富和完善电力市场机制和手段，全面提高清洁能源消纳能力;三是电网政府积极协调，汛期在保证电网运行安全的前提下，适度调减核电、火电发电计划，尽力使水电按最大能力发电;四是立足长远，加快电网线路建设，减少火电保安全开机，开展跨区域电力外送。通过企业和政府的共同努力，共同促进清洁能源的消纳。

弃水损失电量占电厂来水可发电量的比值称为弃水损失率μqs。

参考文献

牟才荣，林洁，杨小卫. 2016年广西电网调峰弃水问题及应对措施和建议[J].广西电业管理纵横，2016.5，26–29.

中国南方电网有限责任公司.南方电网水电调度运行指标统计规范[Z].广州：中国南方电网.