中小型水電站發展思路

劉 軍

(吉林省吉能電力集團有限公司兩江水力發電公司，吉林 安圖 133600)

決策思考

中小型水電站發展思路

劉 軍

(吉林省吉能電力集團有限公司兩江水力發電公司，吉林 安圖 133600)

隨著“廠網分開，競價上網”運營機制的實施，電力工業快速發展，輸變電技術不斷發展變化。電能結構不斷進行調整，各種新技術的應用日益廣泛，如何加強電力調度與管理，中小型水電站的發展建設，水庫的優化調度，已成為相關部門所關注的話題。

優化調度；集控；梯級電站；智能化；發展思路

0 前 言

安圖縣擁有得天獨厚的水力資源，擁有大小河流88條，河流總長1 800 多 km。全縣河流年經流總量達到40 多 億 m3。水能理論蘊藏量28.6 萬 kW。全縣共有水電站23座，年發電量可達7 億 kW·h。

隨著市場經濟的迅猛發展“廠網分開，競價上網”運營機制的實施，中小型水電站的發展面臨挑戰。

傳統的運營手段和管理模式已無法滿足現代化科技發展的需求。中小型水電站一種全新的發展理念應運而生。大刀闊斧，探求改革發展之路，才能適者生存。

電力工業快速發展，電力需求的日益增長。輸變電技術不斷發展變化，電能結構不斷進行調整，各種新技術的應用日益廣泛。

因此，對如何加強電力調度與管理，中小型水電站的發展建設，水庫的優化調度，已成為我們所關注的話題。

基于安圖縣中小型水電站的管理經營、電網運行，水庫管理調度存在的現狀，筆作者以安圖縣兩江電站的管理模式和運行經驗，從以下幾方面分別予以闡述。

1 水庫的區域調度

水庫調度工作是根據水庫承擔的水利任務，依據編制的調度運行方案，運用水庫的調節性能，在保證水工建筑安全的前提下，有計劃地對水庫的天然徑流進行蓄泄，達到除害興利[1]。綜合利用水資源，最大限度地滿足國民經濟各部門的需求。

根據流域特征，結合同一河流上梯級水庫間有水量聯系的調節，位于不同河流上但在同一電力系統的水電站群的徑流電力補償調節，建立完善智能化覆蓋全流域的水情自動預測系統。建立水庫庫容和放水約束的線性規劃模型，利用近期、中期預報的水情信息來調整水庫調度。

傳統單一，各自為政的水庫調度方式存在很大局限性，單從一個水庫出發來研究水庫的優化調度，不可能實現梯級電站水庫群的調度最優，應將整個水庫群有機聯系起來，作為一個整體來考慮，求出水庫的優化調度方案。目前常用的優化技術有線性規劃、非線性規劃和動態規劃[2-3]。

近年來，水電站水庫的洪水調度顯得尤為重要，水文現象是多變的、不重復的。掌握流域河川徑流匯流情況，洪水特性，以及泄流下游河道允許通過的流量。

通過經濟、技術比較來確定水庫的安全泄量的大小。以實現電站水庫群聯合運用的防洪作用。建立水情自動測報系統，應用短期、中期預報，既考慮了當前的水庫水位情況，又考慮了來水徑流情況，把安全和經濟有效地結合起來[4]。

編制科學合理的水庫調度圖，以及水庫的運行調度方案和年度計劃，根據短期和中期的水情預報，靈活執行，針對性調整和實施，力求達到水電站水庫的最優運行。

建于安圖縣二道鎮境內的光明電站，由四、五道白河引水至三道白河，下游三道白河上建有三〇一、三〇二、三〇三電站，匯入第二松花江，依次流入兩江電站、四湖溝電站，形成第二松花江梯級電站群。2010年07月28日，安圖縣境內遭遇特大洪水，富爾河流域洪水水量猛增，在二道松花江與富爾河匯合口處，河道已滿足不了流域內洪水的泄流，造成河道內河床水位雍高。此時兩江電站開閘泄洪后，兩江村被洪水淹沒。

所以，建立流域內水庫的區域調度機制，通過科學調度，水庫群的補償調節，就可能有效地削減洪峰，安全度汛，避免洪水的侵襲。

2 設備的智能化更新改造

目前全縣共有水電站23座，其中小水電站21座，水輪發電機組的設備性能差技術落后，經濟效益不高。

主要存在以下5方面原因：

1)設備陳舊。由于當時制造工藝和條件限制，運行后期維護不利，資金投入不足。整個機組存在很多缺陷和故障隱患。

2)電站機組、輔助設備已經超期服役，電氣絕緣老化。自動化保護、控制元件很多成為淘汰的產品。

3)機組選型不合理。機組的性能參數與實際運行參數不符，機組長期處于非最優工況下運行，效率低、噪音、震動大。

4)特殊年代的產物。在特定時期，很多電站是邊設計邊施工，水文資料缺乏，設備選型存在拼湊現象，加上技術條件的限制，整個電站存在很多安全隱患。電站建成后許多參數設計上與實際存在很大偏差[5-6]。

5)技術落后，自動化程度低，運行管理模式和方法落后。運行操作、監控、記錄等都由人工來完成。在機組出現異常或者運行狀態變化，以及運行參數超過限制時不能馬上報警。歷史數據不能存儲和追蹤，對故障和事故原因的查找分析無據可查。運行可靠性和安全性比較差。

隨著科學技術的發展，設備的性能指標、制造、材料、工藝，以及自動化程度都有很大發展。現代化的水電站擁有計算機監控系統，實現現地和遠程控制，實時監測。配有技術先進的LCU屏(包括機組保護裝置，PLC監控單元、保護裝置、工控機)、主變保護屏、線路保護屏、微機勵磁系統、微機調速器等。實現微機自動化保護，實現電站的優化運行，提高了電站的安全保障系數[7-9]。

兩江電站預計在2～3 a內實現在安圖集控中心遠程計算機監控，工業電視全面監控，實現無人值班，少人值守的運行維護管理模式。

3 電能的跨區域輸送及智能化

安圖縣地方電力網采用66 kV電壓等級電力系統，安全性、可靠性偏低。雷雨季節事故頻發。由于區域內負荷限制，在汛期豐水季節，各小水電站爭相滿出力運行，造成區域內電力網系統電壓升高達到73 kV,額定電壓的10.6%。電能質量差，存在很大的安全隱患。

實現跨區域送電，解決了水火電站的電力補償，彌補部分地區電力緊張，也可緩解本地區電力過剩供過于求的局面。在區域內出現事故的情況下，跨區域反送電，又可保障電力用戶的電力供應[10]。

水電站是經濟環保的電能資源。通過水火電站的電力補償，實現節能減排電力資源的合理利用。能源生產和消費區域的差異，能源資源和經濟地理格局不相適應，電能的跨區域輸送，從經濟社會層面具有重要廣泛意義[11]。

將地區66 kV電網進一步優化網絡結構，依托220 kV電網，形成單回環網、雙回輻射、鏈式結構逐步提高供電可靠性。

電網智能化是將現代化先進的傳感測量技術、通訊技術、信息技術、計算機技術和控制技術與物理電網(特高壓電網為骨干網架，各電壓等級電網協調發展的堅強電網)高度集成而形成的新型電網。他已充分滿足用戶對電力的需求和優化資源配置，確保電力供應和安全性、可靠性和經濟性。滿足環保約束，保證電能質量適應電力市場化發展等為目的。

4 運維一體化

電站體制改革，使得小水電站人員密集變成人員短缺。特別是高素質、高技能的電站檢修維護專業人才。

隨著國家電網公司“三集五大”體系建設的不斷深入，在不影響電力安全，總結經驗，完善制度的前提下，實現運維一體化。

兩江電站運維一體化實行已近一年。實踐證明，在標準化管理制度下，通過加大員工培訓和交流學習，推進運維一體化建設是電力發展的根本保障。運維一體化使得以往專業分工負責制生產模式，變成了一專多能，團結協作，協調互補。既精通本專業知識又能熟練掌握其他專業技能的配合性工作的安全管控模式。

實現由同一部分員工，承擔傳統的電站運行維護操作和設備檢修的雙重職責。新形勢下各級電網的規模指數級的擴大與人力資源匱乏的矛盾下，運維一體化是有效解決這一矛盾的有效手段[12]。

5 電站的集中控制

在整個流域內，各中小型水電站形成梯級分布的水電站群。實現流域內梯級電站的集中控制，各水電站間機組的優化調度，電量分析、測算。調度自動化，機組控制遠程化、集中化。做到統一規劃，統一協調，統一管理。電站的集中控制與水庫的區域調度相輔相成。電站的集中控制，國內外已有了很多先列。對最大限度的滿足發電效益，防汛抗洪具有十分重要意義。在目前新的電網運行形勢下，要提高流域內梯級電站在電網運行中的競爭力，就必須考慮電站的集中控制。實現流域梯級電站的統一調度和集中控制，實現水力發電效益最大化。

6 結 語

改變傳統的生產管理營運模式，水輪發電機組設備不斷更新改造，新設備、新技術的不斷引進和運用，是電力市場經濟發展的需要。安全、經濟、穩定運行才能使水電站乃至整個流域內梯級電站群發揮最大的潛能，創造最大的經濟效益。研究和探索剛剛起步，需要我們通過實踐不斷優化完善，持續改進。

[1]黃商,施柔剛.中小型水電站投資風險防范初探[J].中國農村水利水電,2011(09):139-141.

[2]徐錦才.中小水電設備的發展現狀與存在的問題[J].中國農村水利水電,2004(01):88-89.

[3]余金華,楊聰.中小型水電站建設管理中存在的問題淺析[J].云南水力發電,2007(02):132-134.

[4]李振富,王仁超,劉明月.中小型水電站權益資本構成決策分析[J].中國農村水利水電,2004(01);77-79.

[5]我國水利社會化服務體系建設概況[J].中國農機化,1994(04):22.

[6]陳忠良,吳娜.中小型水電站運行管理淺析[J].河北水利,2010(08):24.

[7]為了水電的春天更美麗[J].四川水力發電,2005(03):3.

[8]學習永靖縣人民的光輝榜樣爭取中小型水電站遍地開花[J].水力發電,1958(16):5-6.

[9]嚴俊.基于投資效益的中小型水電站評估[J].小水電,2011(01):20,23.

[10]羅榮斌.農村水電建設在不斷躍進[J].水力發電,1958(09):50-51.

[11]黃商,施柔剛.中小型水電站投資風險防范初探[J].中國農村水利水電,2011(09):139-141.

[12]范貴華,向東,侯若冰.中小水電站運行管理模式比較與選擇[J].水力發電,2005(06):62-64.

ThinkingofDevelopmentforSmallandMediumHydropowerStation

LIU Jun

(Liangjiang Hydropower Generating Company of Jilin Province Jineng Power Group，Antu 133600，China)

With the“separation of plant and network，the implementation of bidding”operation mechanism，the rapid development of power industry took place；power transmission technology is in constant development and change.Power structure is constantly adjusting，the application of various new technologies are increasingly widespread.How to strengthen the power dispatch and management，the development and construction of small hydropower station，optimization operation of reservoir，have become a topic of concern of relevant departments.

optimal scheduling；integrated control；cascade hydropower station；intelligent；development ideas

1007-7596(2014)12-0238-03

2014-06-20

劉軍(1963-)，男，遼寧蓋縣人，工程師。

TV737

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