世纪之坝全集 - 下部 第二十章 我是长江“驯龙人”

　　连续20多天，峡江涨水静悄悄！
　　2006年10月12日，我独自在云里雾里的大坝前漫步，欣赏峡江晨景，观察水位变化。8时整，我眼瞅着水位标尺用手机与梯调中心调度室值班员核对数据，感觉峡江涨水，心潮亦开始涨潮……库水位已达152。26米，距预定水位线156米愈来愈近、愈来愈近……
　　目标临近，心中不禁要问：三峡梯级调度系统能确保三峡电厂机组和泄洪设施的稳定运行么？能协调好防汛与发电、发电与航运关系，确保效益的最佳化方案实施么？
　　联合调度，效益难题需解答
　　2003年6月10日，三峡工程成功地蓄水至135m，三峡水库形成后水库水位将按照134。9～135。4m的范围运行。三峡水库和其下游的葛洲坝水库形成了梯级水库，葛洲坝水库的功能将真正发挥---成为名副其实的“反调节水库”。如此一来，三峡水库的运行方式对葛洲坝水利枢纽在发电、通航以及枢纽本身的防洪方面都会产生重要影响。
　　换句话说，三峡蓄水后面临着诸如防洪与发电、上游与下游、发电与通航等效益难题。
　　河的习性骤变成湖的习性，就水而言，重要的变化有哪些呢？
　　首先，是流域产汇流条件的改变。
　　三峡工程蓄水以前，葛洲坝水库为河道型水库，水库的回水范围为180km，回水末端在奉节以下。与天然情况相比，水面宽度增加不大，产流条件变化不大，汇流时间在奉节至坝址河段由原来的12小时缩短为6小时。三峡工程蓄水以后，葛洲坝成为梯级水库的下游水库，受三峡枢纽控制的来水量占葛洲坝水库总来水量的99。8％，两坝间多年平均来水量8。95亿m3，两坝间的流域面积4000km2，仅占坝址以上流域面积的0。4％，两坝间的洪水传播时间0。5小时。所以葛洲坝水库来水的产汇流规律完全取决于三峡水库以上流域。三峡水库蓄水后水库的水面面积增加了400km2，回水影响范围450km左右，重庆至坝址的汇流时间由原来的54小时缩短到36小时，近坝区的产流规律发生了较大变化，近坝区洪水形成的时间加快，区间降雨产生的洪水过程坦化明显。
　　其次，是水库库容的改变。
　　葛洲坝水库形成两坝间库容后，水库的回水长度由原来的180km缩短为现在的38km，总库容由15。8亿缩小为7。11亿m3。目前，相同日调节水位(65。5～66。5m)的可调节库容由原来的0。735亿m3减少到0。292亿m3，三峡电站建成后，最终的可调节库容(相应水位63～66m)达到0。848亿m3，比葛洲坝水库单独运行时的可调库容略大。
　　其三，是水库水位运行规律的变化。
　　由于葛洲坝水库的回水范围减小，水库的库容变小，使得两坝间水位的运行规律在两方面发生了较大变化。变化之一是水位控制的变幅将逐步加大。按照《三峡(围堰发电期)—葛洲坝水利枢纽梯级调度规程》的规定，葛洲坝水库水位的运行范围将逐步从65。5～66。5m增加到63。0～66。0m，日变幅是原来的三倍。其小2005年汛前及汛期控制日变幅不超过 2m，2005年汛后日变幅不超过3m。变化之二是库水位变化的变率加快，单位时间内相同蓄水流量所引起的水位变化更大。三峡水库蓄水前，葛洲坝水库出入库流量差每增加或减少100m3/s，序水位每2小时下降或升高1cm；三峡水库蓄水后，相同条件库水位每2小时的变幅则达到2。4cm，单位时间内的水位变幅是原来的2。4倍。
　　我想象中的两坝间两座水库的调度难题，在梯调中心主任袁杰看来，是挑战与机遇。已干了20多年老本行的他，在我不太外行的追问里，显得异常从容。我感觉他不是在答问，而是在自数家珍。
　　我问：三峡蓄水期间，葛洲坝发电量肯定会减少吧？
　　袁杰答：2003年6月上旬10天时间里，三峡大坝泄水量减少，亦即葛洲坝上游来水减少，自然造成电厂发电量减少。但库水位稳定后，就有戏唱了。梯级水库的优化调度方式有几种：一是以满足葛洲坝电站满发为前提进行两坝间水位控制，在葛洲坝电站来水量足够发电用水且水头超过电站机组的设计水头时尽量降低葛洲坝水库水位，提高三峡的发电水头，既不影响葛洲坝自身出力又可增加三峡机组发电出力；二是利用大流量时三峡尾水位受葛洲坝库水位影响较小的特点，尽量提高葛洲坝水库水位运行，确保葛洲坝满发超发；三是利用小流量时三峡电站机组效率高于葛洲坝的特点，在小流量时尽量降低葛洲坝库水位运行，提高三峡的发电水头和发电量；四是开展次洪水的优化调度，涨洪段腾库容，落洪段拦洪尾。通过这些手段，每年可已增加梯级发电量1％～2％。
　　葛洲坝存在的前提是作为三峡大坝反调节水库，而今，三峡与葛洲坝梯级水库真的实现联合调度，梦想成真呵！
　　袁杰说：葛洲坝库水位变化对三峡电站的尾水位影响很大，这是事实。但我们正是要可利用这一特性，开展梯级电站优化调度呵！也就是说，不同的来水流量通过调整葛洲坝水库的水位，可使发电量达到最大化；同时还可以利用两电站的电价差异使梯级电站的经济效益最大化。从这个层面看，葛洲坝的电量在三峡蓄水运行后虽然减少但并未损失，而是转移到三峡电站，且效益更大！
　　据了解，三峡---葛洲坝两座水库实现梯级联合调度，至少有如下好处：
　　1、三峡汛末蓄水至139m，对葛洲坝发电和下游航运有利。
　　调度规程规定：当宜昌站枯季水位低于38m而出现碍航时，可在保证三峡围堰安全运行的前提下，实施水库补偿航运流量调度预案，以增加葛洲坝枢纽下游枯期航道水深。根据目前三峡水利枢纽运行状况及工程建设情况，枯季抬高库水位运行，以满足航运补偿要求是可行的，三峡工程于2003年实现了汛末蓄水139m的目标，这对其下游的葛洲坝电厂的发电是有利的。
　　一般情况下，三峡水库的汛末蓄水会在不减少葛洲坝电厂发电的情况下，拦蓄电厂满发用水后的剩余水量，而汛前消落时这些水量可完全用于葛洲坝发电，增加葛洲坝的发电量。
　　2、两坝过闸联合调度利于通航效益发挥。
　　三峡水利枢纽设计通航流量为45000m3／s，葛洲坝三江的设计最大通航流量为60000m3／s。为减少两坝间的船舶停留，在来水流量45000～60000m3／s时三峡已封航，需同时通过葛洲坝和三峡的上水船舶，被限制在葛洲坝以下待锚；三峡以上的下水船舶被限制在三峡大坝上游，通过翻坝转运完成客货运输。经国务院批准的围堰发电期的调度规程对此期间的三江船闸通航做了明确限定。因此，要充分发挥梯级枢纽的航运效益，就必须加强两坝间过闸船舶的优化调度。
　　3、葛洲坝上下游航道泥沙淤积减少，有利于航道汛末冲沙和减少机械清淤。
　　水文观测资料显示，三峡蓄水后库区过流面积增大，流速由2m／s减小为0。4m／H，悬移质泥沙在三峡库区开始落淤。因此，葛洲坝入库泥沙含量由2003年5月25日的0。203kg/m3逐步减小为6月6日的0。038kg／m3，泥沙含量减少了82％；泥沙颗粒粒径据实测，5月9日最大粒径为0。242mm、平均粒径为0。0160mm，6月6日最大粒径为0。125mm、平均粒径为0。0043mm。泥沙颗粒最大粒径减小了 50％，而平均粒径则减小了近80％。航道的水下地形测量结果也表明，蓄水后汛期的淤积较往年大量减少。
　　因此，大江、三江航道的汛末冲沙流量30000m3／s、24000m3/s可分别提高到35000m3／s、29000m3／s，航道冲沙的时间可由汛木提前到汛期完成，机械清淤的工作量也会相应减少，节约经费。过去汛末冲沙一般需要减少电厂出力50～80万kW，电网压力很大。冲沙方式的改变不仅可以每年减少冲沙带来的发电损失约1000万kW•；h，而且由于三江冲沙时电厂下游过流减少，相应水位下降，增加厂电厂发电水头，每次冲沙还町增发电量120万kW•；h。
　　4、利用汛末蓄水解决清水下泄引起的葛洲坝下游河床下切问题。
　　1981年葛洲坝下闸蓄水后，坝下游河段枯水水位逐年下降，1990年后基本处于稳定状态，在4000m3／s以下时水位约下降了0。85～0。9m，三峡水库初期运用期间，葛洲坝下游河道冲刷和宜昌枯水位下降对航道水深和船舶过坝的影响，主要是下游引航道与船闸上的槛上水深的减少将降低各船闸允许通过的船舶吃水深度。影响程度与多种因素有关。据设计部门预测，135m运用的枯水位下降减少航道水深最大为0。4m，总体上对船舶过坝基本无影响。但不能满足交通部门提出的最低通航水位38。0m的要求。解决这一问题的办法是实施枯季航运补偿调度方案．即在汛木将三峡水库水位超蓄至139。0m(汛期RCC围堰的保堰水位为139。8m)，蓄水量18。2亿m3，这部分水量在次年的 1～3月份来水量最枯时进行补偿，以增加葛洲坝下游的航道水深。根据宜昌站2003年2月份的最新枯水资料，宜昌站水位为38。0m时，相应流量2900m3／s，考虑葛洲坝下游的航道下切0。5m，补偿流量按38。5m对应的3600m3／s考虑，多年平均的补水历时为21。4天，补水的保证率可达93。9％。该调度方式在三峡135m运行的2003～2006年期间还可为葛洲坝电站增加3。483亿kW•；h的发电量。
　　5、通过建设水情遥测系统，解决洪水预报预见期缩短对枢纽停复航的影响。
　　根据2003年6月10日三峡水库蓄水135m后的洪水资料统计分析，长江上游共发生大于40000m3／s洪水3次，重庆寸滩站至宜昌站的洪水传播时间均为36小时左右，干流洪水的预见期比蓄水前的54小时，缩短了三分之一，重庆以下的区间洪水更是直接入库，基本上没有多少预见期。在发生大洪水时，预报预见期的缩短，使得防洪工作没有更多的准备时间，防洪抢险、停复航准备、翻坝转运都需要更加有序。建设水情遥测系统可以有效地增加洪水预报预见期，确保各项工作的正常进行。
　　6、两坝间水位运行规律的变化不大，对船舶航行无影响。
　　梯级水库运行后，两坝间水位的日变幅是葛洲坝单独运行时的3倍，单位时间内单位流量引起的水位变化是葛洲坝单独运行时的2。4倍，这些都决定了两坝间航段的水流条件比葛洲坝单独运行时差。但两坝间的航行条件仍比天然情况要好很多，完全满足船舶航行的要求。即使在三峡电厂切机8台时，三峡、葛洲坝的泄洪设施只要及时操作，两坝间水位小时变幅仍不会超过lm。
　　两坝一峡，心中悬有一步“梯”
　　三峡水库调度自动化系统是目前国内规模最大、功能最全的水库调度自动化系统。它是一套集水情信息采集、水文预报、水库调度、会商查询、水情信息发布等功能为一体的水库调度作业系统，具有完善的水情、气象、枢纽运行等数据库。
　　梯调中心综合部主任侯保民告诉我：葛洲坝以及三峡大坝以上现在有200多个水情监测站。它们通过水位传感器、数据采集器等高精度的设备进行水情、雨情等的测量，然后经移动通讯卫星、网络传输和人工三种方式将信息反馈到系统数据库中，并能精确到每15秒钟测一次。
　　为使我深入理解，侯保民耐心向我讲解了调度程序：梯调中心依据采集到的数据预测来水量和水头情况，然后计算发电量，并制定出第二天的发电计划，在每天上午10半之前上报到国家电力调度中心。国家电力调度中心将根据所上报的情况和系统的具体情况进行调度，之后，在当天下午2点半以前反馈回正式的发电计划。梯调中心负责下达到三峡电厂。他告诉我，系统目前可以预测到未来三至五天的来水量，节假日可增加到七天，准确率高达95%以上。
　　除了水库调度系统，梯调中心还有一套完备的电调监控系统，它具有对梯级各电站及泄水闸进行进行数据采集与处理、安全监视、运行调度、操作控制和管理等功能。
　　当问及三峡电调监控系统运行状况时，侯保民非常自豪地说：与水调相比，电调系统的技术更为成熟，它所有的线路和基础模型都是可控的，自动化程度相当高。
　　该系统是按照对梯级各水电站联合调度、统一对外、无人值班、少人值守的原则进行设计的。在三峡电力调度控制中心内，操作人员只要点击按键就能控制远方发电机组的开停，以及进行断路器的分闸和合闸操作。据了解，目前在发电现场还有少数人值班，中国三峡总公司的未来目标是电站无人值班，实现对电站机组及设备的远程监控。
　　对于三峡梯调监控系统而言，它的主要任务是优化调度水资源，兼顾防洪、发电和航运效益。
　　具体地讲，就是四条：
　　首先是充分利用水资源，实现发电量的最大化。因为上游来水量是确定的，如果来水量不足，就要关闭若干发电机组，尤其是在枯水期；
　　其次是实现企业效益最大化。等量的水资源在不同时间、由不同机组发出电，企业收益是不同的；
　　三是保障发电机组安全运行。发电机组运行存在振动区，机组发电时一定要避开振动区，才能提高发电机组的寿命；
　　四是航运调度。三峡船闸每个闸室长280米，宽34米，轮船每过一次闸，三峡水库就损失20万方水，按4方水发一度电，相当于三峡总公司损失了5万千瓦时电量。
　　此外，三峡梯调还建立了三峡永久通信系统、三峡泥沙分析管理系统、气象信息综合分析处理系统、电量计费系统、安稳系统及WEB信息发布系统等。这些系统共同构建了三峡梯调先进业务平台，使得梯级枢纽水电联合调度有了可靠的技术保障。
　　问及顺利实现两坝一峡梯级联合调度的感受，袁杰笑了。他说：梯调，梯调，就是当梯子嘛。要确保两坝之间的效益最大化，我们调水人心中悬着一步梯呵---要不断地夯实基础、锻炼队伍，勇敢地向上攀登！
　　175：未来的日子还远吗
　　蓄水135，水调人默默奉献，用行动谱写了万里长江上两坝一峡梯级联合调度的崭新篇章。
　　蓄水156，梯调中心控制室的灯光20多天不灭，水调人用行动赢得了广泛赞誉。
　　2008年，三峡工程将全面竣工。三峡水库的蓄水位是继续维持在156米，还是择机再往上升呢？
　　据我了解，目前国内流域水利枢纽运行的调度模式是：电站负责水库调度，电网公司负责电站的电力调度。三峡蓄水前葛洲坝枢纽也不例外。
　　但三峡水库蓄水后，三峡与葛洲坝实现梯级联合调度，就改写了这一历史。
　　三峡--葛洲坝梯级电站采用“梯级枢纽水电联合调度”，是以水库和电力统一调度为核心，根据来水情况及电网负荷要求，合理分配梯级电站各机组负荷，维持机组良好的运行工况。
　　之所以采用这种模式，梯调中心主任袁杰给我解释说：水电分离调度模式在水电站装机容量不大，没有形成梯级，或者枢纽功能单一，水库综合运用矛盾不太突出的情况下，能有效发挥作用。但三峡—葛洲坝梯级电站总装机容量达2091。5万千瓦，47台机组，两个枢纽水力联系十分紧密，电站运行方式相互作用，防洪、发电、航运、泥沙矛盾突出。传统水电分离的调度模式不能适应无法满足它的调度需要。在这种情况下，三峡梯调中心应运而生，负责统一调度葛洲坝的大江电站、二江电站和三峡的左岸电站以及建设中的右岸电站。而梯调监控系统则是其进行水电联合调度的基础平台。该系统是为了提高梯级调度的自动化水平，三峡开发总公司通过国际招标，从瑞典ABB公司引进的一套梯级调度自动化系统。
　　由于葛洲坝与三峡大坝相距近40公里，三峡梯调监控系统采用双以太网星型结构，每个单网通过两台主干网路由交换机将葛洲坝区网络接点与三峡坝区网络接点相联，分别通过网关采集葛洲坝区大江电站、二江电站的数据和三峡坝区左岸电站、右岸电站的数据。在三峡总公司内部通过城域网进行数据交换，而对外则通过广域网与国家电力调度中心及国家防总等上级调度部门互联。为有效利用网络及硬件资源，提高系统的安全与可靠性，梯调监控系统与梯级水库调度自动化系统，在统一规划的前提下，采用虚拟子网方式集成在一起。
　　正因为“心中悬有一步梯”，梯调中心的工作才成效斐然。
　　由国际管理学会、中国创造学会、中国高科技产业化研究会联合主办的第二届中国管理大会暨中国管理大奖颁奖典礼于2007年1月29－30日在京举行，主题为：卓越之道―责任与创造。三峡水利枢纽梯级调度通信中心赫然荣列卓越管理奖机构名单！
　　原来，在水情遥测站点的建设过程中，三峡梯调中心奉行中国三峡总公司“建好一座电站，带动一方经济，改善一片环境，造福一批移民”的价值理念，在2003年提出了“以和谐发展为目标的梯级流域遥测系统的共建共管”的管理模式。“共建共管”模式包括“共建共管，资源共享，优势互补，和谐发展”四项核心内容。该模式贯彻企业价值观，在满足企业需要的同时，充分考虑国家防洪需要和促进地方水文事业的发展，不仅降低企业生产成本，而且提高了企业的知名度与美誉度。通过该模式的成功运作，赢得了地方水利部门的一致好评，使公司与地方水文部门建立良好的互信合作关系，为今后开展更深层次的合作奠定了基础。2005年9月，“共建共管”模式被中国电力联合会评为管理创新二等奖。
　　调度好三峡水利枢纽使之发挥最佳效益，是时代赋予三峡梯调中心的神圣使命。梯调中心员工为自己有机会承担这一使命感到无比光荣和自豪，同时也深感任务艰巨，责任重大。他们将以行动向世人昭示：中国人不仅有能力兴建世界一流的工程，同样有能力调度好世界一流的工程。
　　调水犹如“驯龙”。历经蓄水135米和156米的考验，“驯龙人”满怀信心迎接最终蓄水位175米的日子到来……