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摘要：为保障水源地原水水质稳定和水质安全，本文以某河流域电站为例，从梯级流域电站水库联合调度及优化运行的目的入手，结合实际情况，深入探究水库联合调度影响因素，并提出优化运行策略，旨在推动我国水电站可持续运行和发展，为区域内其他原水水源湖库的日常运行调度提供参考。
关键词：水库联合调度；上下游电站；优化运行
1梯级流域电站水库联合调度及优化运行的目的
中小水电站因库容小，汛期来水量大，有限的库容无法大量存储水资源，有效库容小，防汛压力大，且机组均处于满发状态等因素，发电量提升空间低，而枯水期来水量偏低，滚动重复利用有限的水力资源，可提升水能利用率，增加枯期发电量，在枯水期提供清洁能源，可减少一定的碳排放量，并且提高企业的经济效益，因此，以提高枯水期发电能力优先。由梯级流域电站龙头电站提高运行水头，稳定梯级下游电站来水量，并在避开机组振动区的情况下，保持电站机组较优的运行工况，降低机组耗水率[1]。
2水库联合调度
2.1某河流域电站概述
第一级电站为流域目前在役首级电站，为日调节能力引水式电站，第一级水电站正常蓄水位3056m，最大（闸）坝高27.6m，总库容为120万m３，引水线路长约15.4KM，利用落差154m，电站装机3台，总装机93MW，多年平均发电量为3.584亿KW·H。第二级电站为目前在役第二级电站，日调节能力引水式电站，电站水库正常蓄水位为2928ｍ，库容403万m３，调节库容为116万m３，引水线路长约16.5KM，电站装机容量为120MW，设计引用流量为90.4m３/s，多年平均发电量为5.372亿KW·H。第三级电站为目前在役第三级电站，日调节能力引水式电站，电站为引水式开发，水库正常蓄水位2750ｍ，库容153万m３，调节库容43万m３，利用落差221.83ｍ，设计引用流量103.4m３/s，总装机容量为179MW，多年平均发电量为7.4886亿KW·H[2]。
2.2函数模型
以本梯级电站枯水期作为调度期（11月至翌年4月）的优化前的多年平均发电量（因2016年三级电站实际投产，故取2016、2017年枯水期）发电量作为对比，模型的函数首先确定入库径流量，并且满足运行约束条件，在整个调度期内进行发电出力模拟，具体如下：
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式中，Ｎ为模拟电站优化后的发电量，KW·H； 为电站出力的平均系数；
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为调度期内（t时段）的平均发电流量，m３/s；Δt为调度期内的时间之和；Ｈ为优化后水头。
2.3梯级流域上下游电站水位变化
按第一级电站平均2019年11月至翌年4月平均来水量绘制24h内曲线图分析，得出各级电站出力与水库水位变化；按曲线图变化分析，流域电站水库水位曲线（见图１），在保持高水位高效率区间运行的同时，第一级电站平均水位在3048.5722m，第二级电站平均水位在2925.1685m，第三级电站平均水位在2748.4986m，可达到理想的出力水头[3]。
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图 1 各级电站水库水位变化曲线（单位：m）
2.4模型参数（见表１）
表 1 梯级流域电站各级参数
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3计算结果及分析
根据梯级电站实际来水情况，按照枯水期作为调度期（11月至翌年4月），第一级电站以坝前水位为上限蓄水位2056ｍ，库容120万m３，第二级、第三级电站均作为动态调节，水库水位浮动在1m范围内的规则进行管理，各级电站优化前（2017-2018）与优化后（2019年）枯水期的发电量对比分析[4]。
优化后的各级电站出力均有所增加，受客观因素影响，无法达到优化后模拟发电量，但实际发电量有较大的提升。第一级电站枯水期（11月至翌年4月）发电量优化后实际发电出力提升19.16％，耗水率降低0.539m３／KW·H，枯水期（11月至翌年4月）发电量达9802.5KW·H；第二级电站枯水期（11月至翌年4月）发电量优化后实际发电出力提升9.56%，耗水率降低0.056m３／KW·H，枯水期（11月至翌年4月）发电量达13438.704万KW·H；第三级电站枯水期发电量优化后实际发电出力提升11.85%，耗水率降低0.0074m３／KW·H，枯水期（11月至翌年4月）发电量达22856.74MW·h[5]。
综上所述，优化调度后实际枯水期（11月至翌年4月）总出力达10.7719ＭＷ，较历史同期提高11.86％，总发电量达47256.418MW·h，较历史同期提高5038.275MW·h。图2为各级水电站优化运行出力结果对比分析，图３为各级水电站优化运行出力结果对比分析[6]。
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图 2 各级水电站优化运行出力结果对比分析
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图 3 各级水电站优化调度结果对比分析
4结语
根据梯级电站的实际情况，采用计算最大发电量的函数模型，按照枯水期（11月至翌年4月）为一个调度周期计算，在保持高水位、高效率区间运行的同时，第一级电站水位平均水位在3056.2387ｍ，第二级电站平均水位在2930.5584m，第三级电站平均水位在2750.3939m，可达到理想的出力水头。在分析周期内共计4289h中，第一级电站在实际运行过程中水头变化较大，优化后运行出力增加19.16%；第二级电站在实际运行过程中水头变化较大，优化后运行出力增加9.56%；第三级电站在实际运行过程中水头变化较大，优化后运行出力增加11.82%；综上，电站优化运行可提高电站的保证出力，减低耗水率，提高电站的经济运行指标，但相对于电站运行水头提高，取得实际效果将降低。
参考文献：
[1]隋鹏.水库联合调度上下游电站之间出力优化运行[J].四川建材,2020,46(04):165-166.
[2]杨玲.提升水电站经济运行水平的措施探讨[J].四川水利,2020,41(01):125-127.
[3]徐凌云,丁玲,史云鹏.基于原水水质安全的金泽水库运行调度优化方案[J].净水技术,2019,38(09):91-99.
[4]肖杨,王也,东岩.沅水梯级水库长期发电优化调度研究[J].人民长江,2019,50(S1):320-323.
[5]俞洪杰.复杂条件下梯级电站短期优化调度耦合模型及方法研究[D].华北电力大学(北京),2019.
[6]郑守仁.三峡工程175米试验性蓄水运行期的科学调度优化运行试验[N].人民长江报,2019-05-04(005).