Page 21 - 2024年第55卷第7期

４ 研究结果案例分析

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４．１ 梯级水电站运行方式及其与混蓄电站协调运行方式 本节以龙羊峡水库日均入库 ８００ｍ ?ｓ、拉西
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瓦日均出库流量 ６５０ｍ ?ｓ（即综合利用流量要求，指电站为满足下游灌溉、供水等任务时，日内的平
均下泄流量）、拉西瓦水库日初与日末水位相等为边界条件，采用 ３．１节混蓄电站与梯级水电站联合调
峰数值计算模型，计算混蓄电站与梯级水电站日内运行过程，分析混蓄电站对梯级水电站运行方式的
影响，结果见图 ３。
无混蓄电站（即传统梯级水电站）情况下，梯级水电站运行特点如下：
（ １）Ｔ阶段，水电站增加出力应对电网负荷高峰（图 ３（ａ）（ｂ）），水库水位增减变化取决于当前时
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段水库出入库流量大小关系。
（ ２）Ｔ阶段，以风光为主的新能源出力大幅增加，此时水电站需减小出力（图 ３（ａ）（ｂ），反向调峰
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促进新能源消纳。当水电站出库流量等于最小出库流量时，水电站的反调峰能力最大。
（ ３）Ｔ阶段，龙羊峡水库与拉西瓦水库的运行目标一致，即增减该阶段出库流量使得日均出库流
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量等于设定的综合利用要求 ６５０ｍ ?ｓ（图 ３（ａ）（ｂ））。龙羊峡水库日末水位位置根据日均入库流量与综
合利用要求之间的差值而定（图 ３（ｃ））；拉西瓦水库日末水位与日初水位相等（图 ３（ｄ））。
有混蓄电站情形下，为促进新能源消纳，常规水电站在 Ｔ阶段出力降至最低，常规水电站预想出
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力与强迫出力之差即为常规水电站提供的新能源消纳能力。此时，Ｔ阶段混蓄电站以抽水工况运行，
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其抽水功率等于混蓄电站提供的新能源消纳能力。
为最大化混蓄电站在抽水工况下的新能源消纳能力，Ｔ阶段初，拉西瓦水库需储存尽可能多的水
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量应对 Ｔ时段间混蓄电站的连续性抽水（图 ３（ｄ））。因此，拉西瓦水库在 Ｔ阶段入库流量需大于出库
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流量，处于 “迎水蓄下” 阶段；相对应的，Ｔ阶段，龙羊峡水库需加大下泄，处于 “泄水蓄下” 阶
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段，相比于无混蓄电站情况，龙羊峡电站早间出力加大（图 ３（ｃ））。
Ｔ阶段，龙羊峡水库以最小出库流量出库，处于 “迎水蓄上” 阶段，其水位变化视其入库流量与
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最小出库流量大小而定（图 ３（ｃ））；拉西瓦水库同样按照最小出库流量出库，此时混蓄电站抽水运行，
处于 “耗电抽水” 阶段，Ｔ时段内拉西瓦水库水位由正常蓄水位降落至死水位时，混蓄电站抽水消纳
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新能源的作用达到最大（图 ３（ｄ））。
综上，混蓄电站完成一次抽发循环，Ｔ阶段下水库水位由最高水位（正常蓄水位）降低至最低水位
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（死水位）时混蓄电站抽水水量达到最大、运行功率最高，此时抽水水量等于下库调节库容；相较无混
蓄电站时，Ｔ阶段、Ｔ阶段上水库加大下泄，将 Ｔ时段抽水水量下泄至下水库，上水库电站在 Ｔ阶
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段、Ｔ阶段发电流量与发电量增加，该部分增加电量为混蓄电站抽水耗电转换而来。需要注意的是，
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若 Ｔ阶段、Ｔ阶段上库发电流量增加至电站满发流量后，其可预留的上旋备容量将趋近于 ０，不利于
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电网安全稳定运行。
４．２ 单一混蓄电站综合利用流量与调峰效益响应关系及临界调峰状态识别 下文以龙 － 拉混蓄电站为
例，采用 ３．１节混蓄电站与梯级水电站联合调峰数值计算模型，定量分析混蓄电站抽水调峰效益与综
合利用流量间的响应关系。边界方案设置如下，龙羊峡水库日初水位 ２５６５ｍ；拉西瓦水库日初水位与
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日末水位相等均为 ２４５１ｍ；考虑到龙羊峡水库年均入库流量为 ６５０ｍ ?ｓ且龙羊峡水电站满发流量为
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１２４０ｍ ?ｓ（额定水头下），月均入库流量大于 １２４０ｍ ?ｓ的时段数非常有限，本次研究设置 Ｑ以 ５０ｍ ?ｓ
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为步长在［２００ｍ ?ｓ，１２００ｍ ?ｓ］内变化。为与无混蓄电站时的梯级水电站调峰效益对比，本节计算了
龙羊峡－ 拉西瓦梯级水电站调峰效益，结果见图 ４。
由图 ４可知：无混蓄电站时，拉西瓦水电站调峰效益随着 Ｑ的增加而增加，龙羊峡水电站调峰效
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益随着 Ｑ的增加呈现先增后减的变化趋势。其本质原因为，随着 Ｑ的增加，水电站在午间 Ｔ阶段以
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强迫流量运行，在早晚的 Ｔ与 Ｔ阶段，发电流量持续增加直至达到满发，水电站调峰效益不断增加；
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若 Ｑ仍然加大，不弃水调峰情况下，水电站将增加午间 Ｔ阶段发电流量，此时水电站调峰效益随着
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