李江西 侯赛

摘要：结合两个水电站的“首尾相连”运行特征，本研究提供了两个水库合作调度模型和下游发电厂水库的理想控制水平以及两个水库合作的极端运行风险，分析了控制措施。两级水库的实际运行提取了两水库联合作业的关键技术。同时，可以看到本文概述的相关技术措施是切实可行的，符合水库的运行规则和水库的安全要求。本文分析的两级水库联合运行技术也可作为同类型水库发电厂实际应用的参考。

关键词：管控方案 运行特征 运行规律

在“首尾相连”盆地级联储层系统中，两个储层之间基本上没有滞后，并且液压连接非常紧密。与传统的梯级水库系统相比，这种梯级水库系统的调节操作有很大的不同。本文以某大型水电厂的下游两级水库系统为例，分析了这种梯级水库的联合运行特征和异常情况下的运行风险，并提出了在各种运行条件下均能运行的关键技术。

一、两级油藏系统及联合作业模型

1.1 水库系统特征

上游电厂利用305m双曲拱坝挡水发电，水库的调节容量为100亿立方米。下游发电厂在上游发电厂的坝址附近建造了一个河闸坝，该坝阻挡了上游水以形成水库。主流水道沿一条16.67公里长的过渡隧道切开，以实现约310m的水力。两个水库都是“首尾相连”的，并且在水库之间没有分支流入，因此可以忽略水库之间的水流和水流的延迟。此外，为减少对生态环境的影响，下游发电厂必须排放指定流域的生态流量。

1.2 流域水库合作模型

梯级水库系统采用中长期优化与短期优化相结合的运行模式，中长期优化基于分水岭出水量预报，重点是库容水库运行规划。目的是为流域制定中长期最佳调度计划，并在监管能力差的水库中维持高水位运行。短期优化基于中长期优化结果，在满足电网安全和稳定运行要求的前提下，在最大限度地减少弃水，提高水资源利用率，在提高分水岭发电效率的前提下，采用级联的最后阶段，并考虑级联水库运行的安全性。该模型考虑了梯级发电厂的水头的差异，主要限制因素是：

（1）设备运行限制，例如设备的最大和最小输出，对非运行区域的限制等。（2）工厂运行限制，例如电厂的容量限制，最大安装容量限制，可运行设备的数量，电厂功率限制等。（3）水库运行约束，例如水库上下水位，水平衡约束等。（4）电平衡约束。（5）其他制约因素。

1.3 两阶段协同调度模型

两级水库是“首尾相连”的，在级联水库在河岸上的协作期间，可以将两级水库视为一个整体，因为基本上没有调节和存储能力。在下游侧，根据上游发电厂的向外方向，平衡进出水库的水就足够了。由于两个发电厂都是大容量装置，因此下游的流入和流出流量与可调节的存储容量不能很好地匹配。在发电厂设备或系统发生故障的情况下，两个发电厂之间的水力平衡将被破坏，下游水库中水位的快速上升和下降（其存储容量较小）可能会对水库的安全运行造成巨大风险。甚至可能会发生此类重大事故。因此，在二级水库运行过程中，除了上游电厂参与流域联合优化计算外，还需要考虑下游电厂的安全运行裕度目标。

根据蓄水量水位曲线，与蓄水量相对应的水位是理想的运行水位。它的物理含义是，当在附近执行下游水库水位时，对于在水库内部和外部存在巨大失衡的极端条件，操作员具有最大的时间安全余量来重新平衡水库以避免洪水并尽可能地匹配流量。

1.4 两阶段协作中的极端条件风险分析

根据先前的分析，上游水库，下游水库主要水库参与了流域的中长期和短期最佳调度计算，下游发电厂存在过高充溢和清空的风险，根据安全裕度函数，水库水位通常是理想的控制方法受水位的控制。同时，它与上游发电厂保持平衡。接下来，结合两级液压系统的实际操作，分析了系统的联合调度操作中的几种极端操作风险。为了简化分析过程，假定设备在额定工作条件下运行。

二、两级联合运行极端工况风险分析

2.1 控制措施

安置上游电厂机组后，紧急调蓄水库的关键是平衡下游电厂的流入和流出，以保持下游电厂的水位。主要措施是杆调节和闸调节。其中，负载均衡措施既稳定又快速，可能是首选，但不利的因素是它会减少开发并影响经济效益。水闸的调整准备时间很长，并且有许多无法控制的因素可以用作替代措施。

2.2 工作条件风险分析

根据安全控制装置的故障隔离策略，在双回路线路故障和跳闸期間，根据整个工厂的电源切断1-6金平II类。拆卸下游发电厂的机组后，下游发电流量将减少约220m/s，原始的接入平衡将被破坏，水库水位将从初始水位上升约0.95m/h。到达大坝高程大约需要189分钟。如果水库水位继续上升到高水位以上，则下游发电厂有水库溢水的风险。因此，在此期限内，工人必须采取有利措施，以抑制下游发电厂的水库水位上升，并实现两相水力发电的再平衡。

2.3两级水库调度运行控制系统

满足基本要求，以在紧急情况下可靠地控制水位，例如发电厂处于无人值守模式下的系统故障，因为下游水库的存储容量较小且闸门经常调整。考虑将自动化技术完全应用于实时油藏运输。对于下游电厂的水库调度，可以考虑联合调度运行控制系统。该系统自动收集当前单位负荷的两个级别，即闸门开度，水库水位，入/出流量和其他信息，并执行实时计算和水位预测。

三、结束语

两个水库的联合运营是一个相对危险且复杂的操作，本文基于两级水库系统的“首尾相连”性质分析了下游发电厂的水资源被淹没或清空的风险，并提供了适合该系统的系统。建立数学模型提高了下游电厂的理想控制水平。同时，下游电厂水库的理想控制水位将达到水库水位运行的上限和下限。在两个水库联合作业的极端条件下，分析了作业风险，提出了相应的控制措施，并提取了适合该系统联合作业的系统。根据实践，所提出的核心作业技术是可行的，可作为同类型油藏联合作业的参考。

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