水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響因素相關(guān)探討

辛元君

青海大唐國際直崗拉卡水電開發(fā)有限公司 青海黃南藏族自治州 811999

摘要：我國蘊(yùn)藏的水能資源位居世界首位，近年來，水電開發(fā)速度的不斷加快為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施作出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。在水電快速發(fā)展的背景下，水電廠優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，有助于降低發(fā)電成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，為我國節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)巨大力量

關(guān)鍵詞：水電廠；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；影響因素

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的快速發(fā)展和人民物質(zhì)生活水平的大幅提高，用電的經(jīng)濟(jì)性和可靠性成為了人們對(duì)電力的主要要求。電力系統(tǒng)要保證提供不間斷的以一定質(zhì)量和數(shù)量的電能，即滿足用戶用電的穩(wěn)定可靠之要求；要生產(chǎn)可靠性高的供電，可以通過提高水輪發(fā)電機(jī)組的制造、安裝、運(yùn)行、維護(hù)水平得以實(shí)現(xiàn)。要提高發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性，就必須大力降低發(fā)電成本，對(duì)于火電站來說就是降低其燃料消耗，而對(duì)于水電廠來說就是降低其耗水率，進(jìn)一步節(jié)約能源增加發(fā)電量。而要降低水電廠的耗水率，在有限的水量基礎(chǔ)上盡量多發(fā)電，那么就必須進(jìn)行水電廠的機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。水電站運(yùn)行過程中受外部環(huán)境因素制約較大，入庫徑流、水庫綜合利用、自身管理水平以及電力系統(tǒng)調(diào)度等均影響水電站最優(yōu)效益的發(fā)揮。如何在兼顧安全的前提下，以科學(xué)的方法指導(dǎo)水電站運(yùn)行，開展水電站優(yōu)化調(diào)度工作，充分挖掘水庫的潛力、提高水電站水庫的運(yùn)行管理水平，對(duì)增加水電站的收入，實(shí)現(xiàn)“工程水利”向“資源水利”轉(zhuǎn)變具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響因素

1.1水庫的調(diào)節(jié)能力

水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵在于運(yùn)行水頭H的抬高和發(fā)電水量的增加，因此，水庫必須具備一定的調(diào)節(jié)庫容，用以洪水入庫前抬高運(yùn)行水位以及洪峰過后容納尾洪資源，以達(dá)到增發(fā)電量的目的。換言之，水庫調(diào)節(jié)能力越強(qiáng)，則經(jīng)濟(jì)運(yùn)行空間越大，反之則沒有經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的可能。

1.2水庫的測(cè)報(bào)系統(tǒng)

流域內(nèi)從降雨落地到形成徑流入庫需要一定的時(shí)間，水電站可以通過建設(shè)功能完善的水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)，第一時(shí)間獲取流域內(nèi)的水雨情信息，然后開展洪水預(yù)報(bào)作業(yè)，可以有效計(jì)算出入庫洪水等級(jí)，依據(jù)即將入庫的洪水等級(jí)選擇相應(yīng)的運(yùn)行策略。在洪峰過后，依據(jù)上游降雨信息適時(shí)關(guān)閘攔蓄尾洪，達(dá)到洪水資源化的目的。遙測(cè)站點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)覆蓋控制流域重要暴雨區(qū)以及下游防洪控制區(qū)，主要支流控制斷面應(yīng)設(shè)有水位控制站，同時(shí)，多泥沙河流應(yīng)設(shè)有出入庫泥沙監(jiān)測(cè)設(shè)施。

1.3設(shè)備的質(zhì)量水平

水電廠各類設(shè)備在投運(yùn)初期都會(huì)遇到類型各異的問題，往往運(yùn)行工況達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，導(dǎo)致運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較低。為此，水電廠要強(qiáng)化對(duì)設(shè)備技術(shù)改造的研究，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行實(shí)際狀況來提高其自動(dòng)化運(yùn)行水平，從而在確保設(shè)備安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上降低運(yùn)行成本和維護(hù)成本。

2水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化措施

2.1科學(xué)調(diào)度水庫

水電站的運(yùn)行動(dòng)力是水流。要保證水電站高效運(yùn)行，就必須科學(xué)調(diào)度水庫（特別對(duì)我們這種總體缺水的國家）。但水庫調(diào)度牽涉面廣，既有水電站自身因素，也牽涉到流域水管部門。水庫調(diào)度的核心是要將有限的水資源利用好，為此應(yīng)做好以下工作：（1）建立覆蓋流域相關(guān)區(qū)域的中短期天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)、水調(diào)和洪水自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)以及水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，并培養(yǎng)責(zé)任心強(qiáng)、業(yè)務(wù)能力優(yōu)的人員對(duì)以上系統(tǒng)進(jìn)行人工校正。（2）加強(qiáng)與電力調(diào)度部門的聯(lián)動(dòng)，避免低負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)機(jī)組空轉(zhuǎn)、浪費(fèi)水力；加強(qiáng)與防汛抗旱部門的溝通，靈活快速調(diào)整機(jī)組負(fù)荷曲線，充分利用現(xiàn)有水量。（3）重視基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，整理出機(jī)組水頭與綜合出力的關(guān)系曲線、水路出庫力量與綜合出力的關(guān)系曲線等，為優(yōu)化水庫調(diào)度提供輔助決策。（4）針對(duì)各種特殊情況（如春季農(nóng)忙、夏季汛期），制定完備的調(diào)度預(yù)案和控制水庫水位的規(guī)章，實(shí)現(xiàn)水庫調(diào)度管理的制度化、合理化。在伏汛后期要結(jié)合實(shí)際發(fā)電量和水位情況，在確保防汛安全的前提下，根據(jù)時(shí)段的不同來確定相應(yīng)的汛期限制水位，盡量抬高伏汛后期水庫運(yùn)行水位，從而有效降低水電機(jī)組的發(fā)電耗水率；在凌汛期某些水庫的運(yùn)行水位會(huì)被迫降低，從而導(dǎo)致其難以滿足設(shè)計(jì)需求，這就在一定程度上降低了機(jī)組出力，因此要提高凌汛期的實(shí)際運(yùn)行水位來降低機(jī)組發(fā)電的耗水率。

2.2充分挖掘水庫潛力

眾所周知，當(dāng)負(fù)荷需求較大時(shí)，提升發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一大措施是提高發(fā)電水頭。文章“3.1”主要從流域整體調(diào)控、水電站內(nèi)外部統(tǒng)籌的角度論述如何保證水庫的必要水量，而沒有分析在水庫已經(jīng)成型以及外部條件變化不大時(shí)，如何挖掘水庫潛力。作者認(rèn)為，可以在以下兩方面嘗試提高發(fā)電水頭：（1）在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，通過對(duì)弧形閘門加設(shè)防浪板等措施適當(dāng)提高水庫運(yùn)行水位。當(dāng)然，為確保攔水壩安全，在汛期必須視情況謹(jǐn)慎該項(xiàng)操作。（2）降低尾水位。很多水電站在建設(shè)中存在著溢流壩段上、下游施工圍堰拆除不徹底以及尾水渠開挖等問題，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后尾水渠內(nèi)不可避免會(huì)淤積大量土石泥沙，在一定程度上影響尾水位，并最終降低發(fā)電水頭。因此，應(yīng)定期對(duì)尾水渠實(shí)施清淤。此外，提升水電站運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的另外一個(gè)要點(diǎn)是減少損失水量。這主要指那些建在地質(zhì)條件不佳、有可能存在滲漏的水電站。對(duì)于這些電站，應(yīng)在閘門等處配置在線監(jiān)測(cè)裝置，及時(shí)消除滲漏缺陷。

2.3優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行

水電站的機(jī)組往往是兩臺(tái)以上并列運(yùn)行，共同承擔(dān)著電力系統(tǒng)的給定負(fù)荷。顯然，隨著機(jī)組數(shù)目的增加，機(jī)組運(yùn)行工況組合數(shù)也是直線上升。水電站機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所要解決的主要問題就是在給定負(fù)荷下，選擇何種機(jī)組運(yùn)行組合以及如何在選定機(jī)組間進(jìn)行負(fù)荷分配，以使水電站在一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)產(chǎn)生最大的經(jīng)濟(jì)效益。這是一個(gè)非線性、高維數(shù)且動(dòng)態(tài)規(guī)劃的問題，需要考慮機(jī)組開、停機(jī)轉(zhuǎn)換，空載損耗，附加損耗等一系列因素。

根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，求解以上優(yōu)化問題的思路是：（1）應(yīng)以有限水資源利用為龍頭，以運(yùn)行水頭 H和機(jī)組效率η為抓手，設(shè)定機(jī)組調(diào)節(jié)目標(biāo)為給定負(fù)荷下“通過各機(jī)組的總流量最小”。（2）應(yīng)重點(diǎn)追求一個(gè)時(shí)期內(nèi)（如一周）加權(quán)平均后的水頭最高、效率最優(yōu)。（3）做好對(duì)機(jī)組運(yùn)行區(qū)域的劃分工作（安全運(yùn)行區(qū)、過渡運(yùn)行區(qū)和禁止運(yùn)行區(qū)），并以綠色、黃色和紅色相區(qū)分。應(yīng)盡量避免在過渡運(yùn)行區(qū)，不可在禁止運(yùn)行區(qū)運(yùn)行。機(jī)組運(yùn)維人員應(yīng)熟悉每一臺(tái)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行高效區(qū)。對(duì)于建立有自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的水電站，值班人員應(yīng)加強(qiáng)實(shí)時(shí)效率比對(duì)和監(jiān)盤，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行出力，使水輪機(jī)始終運(yùn)行在高效區(qū)。對(duì)于調(diào)節(jié)容庫的引水式一洞多機(jī)電站，在非汛期應(yīng)注意避免全部開機(jī)，以減少沿程水頭損失。對(duì)于反調(diào)節(jié)水庫電站，則應(yīng)做好機(jī)組高水頭運(yùn)行保持。

2.4使用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)

水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)設(shè)備來獲得流量、水位等參數(shù)，然后將監(jiān)測(cè)設(shè)備采集的參數(shù)傳輸給系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器；工作站結(jié)合所接收的參數(shù)及優(yōu)化算法，制定當(dāng)前工作水頭下水電廠的最優(yōu)運(yùn)行方案；系統(tǒng)以報(bào)文的形式，將最優(yōu)運(yùn)行方案反饋給計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)收到的報(bào)文進(jìn)行解析，然后通過控制調(diào)速器系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷，執(zhí)行最優(yōu)運(yùn)行方案，來實(shí)現(xiàn)水電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

3結(jié)束語

充分發(fā)揮水電清潔、可再生能源的屬性，最大限度地利用水能資源、發(fā)揮水電效益，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、能源資源可持續(xù)利用具有重大意義。水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是從電力系統(tǒng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)供電的目標(biāo)出發(fā)，制定出水電站的最優(yōu)運(yùn)行方式，以一定的水電能源獲取水電站最大的發(fā)電量。

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