淺析高鳳山水電站的安全經濟運行

吉超

（中廣核洪雅高鳳山水力發電有限公司，四川眉山620360）

淺析高鳳山水電站的安全經濟運行

吉超

（中廣核洪雅高鳳山水力發電有限公司，四川眉山620360）

水電廠的安全經濟運行就是在保證電廠安全的前提下，發好電、多發電。但是如何才能夠實現這樣的目標是一項中小型水電廠應該研究和探討的課題。本文通過介紹高鳳山電廠的實際情況，從安全發電和經濟運行兩個方面進行闡述，結合近幾年來的運行管理實踐，分析水電站經濟運行影響因素，提出應對措施。

安全發電；經濟運行；管理實踐；水電站

高鳳山水電站位于洪雅縣中保、東岳、羅壩三鎮交界地帶，距洪雅縣城約20 km，交通十分方便。該工程為清衣江干流開發的梯級電站之一，為典型河床式水電站，設計正常蓄水位502 m，正常蓄水位以下庫容2 580萬m3，具有330萬m3的日調節能力。電站總裝機容量3×27MW，采用三臺軸流轉漿式水輪發電機組，設計水頭17 m，引用流量3×187 m3/s。電站在枯水期可保證出力16.7 MW，年利用小時數5 451 h，預計年發電量4.088億kW·h。

1 水電站安全經濟運行的意義和要求

水電站安全經濟運行不僅是緩解能源緊缺，實現節能減排目標的要求，還是提升企業管理水平和盈利能力的需要。如何提高水電站安全經濟運行水平是一個系統工程，它有以下要求：

1.1 安全生產是水電站經濟運行的前提

經濟效益以安全生產為基礎，沒有安全生產，經濟效益就失去意義。經常事故停運的機組談不上經濟運行，較高的設備健康水平及檢修質量是機組安全運行的前提。

1.2 有效的技術管理體系是水電站經濟運行的保證

設置專門的權威的技術管理機構，全權負責跟蹤研究全廠經濟運行情況，了解全廠技術經濟指標的現狀，分析經濟指標變化原因，及時出臺有效的技術方案和措施并嚴格執行，保證水電站始終處于良好的經濟運行狀況。

1.3 高素質職工隊伍是水電站經濟運行的關鍵

職工是提高水電站經濟運行的主體。建立公正合理的競爭激勵機制，充分發揮職工的主觀能動性和創造力，不斷培養高素質的職工隊伍對于發電企業提高經濟性工作有著至關重要的推動作用。

2 水電站安全經濟運行的影響因素及應對措施

水電站的安全經濟運行很大程度上依賴于發電機組的安全經濟運行。根據高鳳山水電站近幾年來的安全運行實踐經驗，分析總結了影響水電站經濟運行的各種因素及應對措施，我們從兩個方面來入手：一是安全發電；二是經濟運行。

安全發電主要有巡視檢查、缺陷（應急）處理和應急演練；

經濟運行主要有水庫調度優化、發電調度優化及電量差價優化三方面。

2.1 安全發電

安全運行是一個電廠最基本的保證，沒有安全就談不上生產，就沒有效益，所以一定要保證機組的安全運行。

2.1.1 定期巡視檢查

高鳳山電廠從開始發電到現在已經11年了，一些設備已經陳舊老化，雖然中途進行過一些技改，但是主設備沒有更換，這使得定期巡視檢查極為重要。高鳳山電廠設有5個運行值，1個ONCALL值；ONCALL值的主要任務就是巡視檢查，運行值在上班期間不定時進行2次巡視檢查，最大程度上保證了設備的安全運行。

ONCALL值每日對設備進行一次巡檢，對部分區域同步進行點檢，歷時3～5 h，巡（點）檢后及時向中控室值長進行匯報，并對當天發現的缺陷和隱患進行記錄，向維護部主任匯報；及時填寫定期工作記錄，對以后巡（點）檢過程中需要注意的事項進行強調，每月對隱患設備進行跟蹤觀察，確保機組的安全穩定運行。

以2013年8月6日發現的缺陷為例，ONCALL人員早上在巡視過程中發現1號機組控制環上面有一灘油混水液面，下機架蓋板上有明顯的水滴落下，為了確保機組的安全運行，ONCALL人員立即向中控室值長匯報，值長將負荷轉移至3號機組并停下1號機組，在做好安全措施后進風洞進行檢查，發現推力油盆油位已經到高位并溢出，值長立即通知還在開會的廠領導及部門主任，到現場檢查后定性為I級缺陷要求立即進行處理，確保了機組的安全運行。2.1.2缺陷管理

由于水電的特殊性這就要求水電機組及其輔助設備具有較高可靠性。高鳳山電廠設備陳舊老化，各種缺陷較多，處理難度大，維護人員少，在運行人員發現缺陷后就需要及時的進行消缺。電廠為了保證消缺質量和消缺效率制定缺陷管理制度，并將消缺率和兩票管理納入了績效考核。

由于設備從正常到出現事故隱患是一個漸變的過程，這些漸變的過程都是有特征的，如漏氣（油），外形變化，振動，有異響，隨著氣（油）越漏越多，響聲越來越大，假如未能及時發現處理，事故可能會發生。定期巡視檢查就顯得極為重要了，在發現缺陷后應及時記錄，建立臺帳，并定時進行設備缺陷分析，為以后設備檢修提供依據。

在發現缺陷后對缺陷的處理是至關重要的，我站對常用設備、易損設備進行分類管理，在采購時優先采購，保證及時更換故障設備，在維護工作過程中，倒閘操作也是非常重要的，我們嚴格按照兩票三制來辦理，確保無人為事故，保證人身設備安全。

例如ONCALL人員在巡視過程中發現頂蓋泵水位跳動較大，實際觀察水位變化不大；通知維護人員檢查后發現液位傳感器故障，更換后正常。

由于人員和設備的原因，我們在設備巡視上還有一些可以加強的地方，比如采購一些高科技的設備檢測儀器如熱成像儀、氣體在線監測儀等，以發現肉眼難以觀察到的一些缺陷；在現有人員的基礎上增加巡檢人員，實現設備區域化專人管理等。

2.1.3 應急演練

高鳳山電廠每月組織一次事故應急演練，充分做到事故前有準備，事故發生后能及時有效的進行控制、處理。每月一次的培訓工作進一步提高了運維人員的業務素質和能力，在面對人員少和突發情況下，機組安全有了多一份的保障。

在汛期，青衣江流域來水較為猛烈，經常會攜帶大量的泥沙和渣渣，嚴重影響我們技術供水的壓力。為了保證技術供水有正常的壓力值，就需要給技術供水泵的濾水器清渣。高鳳山電站為確保安全度汛，在汛期開展了技術供水壓力不足的應急演練，通過應急演練，在維護人員不足的時候，運行人員也可以帶隊對技術供水濾水器進行清渣工作，保證了機組的安全運行。

2.2 經濟運行

水電站經濟運行的方式可以實現運行工況優化，從而節約用水，增加發電量。

2.2.1 水庫調度優化

高鳳山水電站水庫庫容小，為日調節水電站，機組運行水頭低，流量大。因此，電站發電量在很大程度上由河水的徑流量決定的。如何使徑流水發揮最高效益，這就要求對水庫進行優化調度。

要提高水電站的發電效益，降低水電站的發電耗水，充分利用有限的水量多發電，就要對水電站的機組運行進行優化，實現最優經濟運行。根據水電站的水輪發電機組的出力公式：

P=9.81ηQH/103

式中，P-機組發電有功功率，即出力，單位為kW；Q-機組單位時間耗水量，單位為m3/s；H-水庫的水頭，單位為m；η-機組的運行效率。

可以看出水電站經濟運行的目的就是要在電站出力一定的情況下，使機組總的耗水量為最小。要實現這一目標可以采用兩種方法：一是提高水電站的運行水頭H，二是使水輪機運行在效率η高的區域。

水輪機輸出功率與輸入水輪機水流功率之比值就稱之為效率，其值一般為80%～95%，我們這里固定取85%。除此之外，就只能夠在運行水頭上下功夫了，水頭的提高能進一步的減小耗水量，從而達到最佳經濟運行。

大家知道工作水頭=前池水位-尾水位，所以高鳳山電站從前池水位和尾水位兩方面采取了措施。因為高鳳山水庫自建立以來只經歷了幾次停機拉砂，庫區砂石緩慢淤積，在壩體以及庫區建筑物不變的情況下，庫區蓄水量減小，對水頭的影響較大。高鳳山電站分別在汛期和枯期采取不同的措施對水頭進行更一步補充，汛期來水量較大，渣渣較多，我們在確保安全水位的前提下，盡量提高水位，及時對機組攔污柵進行清渣，確保機組的安全穩定運行。枯期來臨后，發電機組流量減小，我們盡量保證水位在正常水位之上，這樣一來水頭就比額定水頭17 m多，最多的時候能夠達到19 m，最大限度的提高工作水頭也是減小耗水量的重要方法。

除了提高前池水位，我們還從尾水位方面進行了著手。在2014年4月份，高鳳山電站進行了尾水清淤工作，我們可以通過表1數據來看看尾水清淤工作后結合前池采取措施提高工作水頭對經濟運行的重要作用（該數據是在保持前池水位不變的前提下）。

表1 高鳳山電站尾水位清淤前后對比表

從表1可以看出，本次尾水渠清淤效果明顯，尾水位在相同負荷時至少下降了0.4m。我們通過以下計算來看有多少差值：

①在以額定水頭17 m，η值為0.85計算，負荷10 MW時的下泄流量為70.5 m3/s；

由P=9.81ηQH/1000

得Q=P/9.81/η/H×1000

=10/9.81/0.85/17×1000

=70.5 m3/s

②在以額定水頭17.4 m，η值為0.85計算，負荷10MW時的下泄流量為68.9m3/s；差值為1.6m3/s，

由P=9.81ηQH/1000

得Q=P/9.81/η/H×1000

=10/9.81/0.85/17.4×1000

=68.9 m3/s

70.5 m3/s-68.9 m3/s=1.6 m3/s

③按高鳳山電站多年平均上網電量3.4億計算，將增發800萬kW·h。

由P=9.81ηQH/1000計算清淤前工作水頭為17m時的流量

得Q=P/9.81/η/H×1000

=3.4×108/9.81/0.85/17×1000

=24×108m3/s

由P=9.81ηQH/1000計算清淤后工作水頭為17.4 m時的流量

得Q=P/9.81/η/H×1000

=3.4×108/9.81/0.85/17.4×1000

=23.4×108m3/s

即清淤前后流量總值相差6×107m3/s

再根據P=9.81ηQH/1000計算增發有功為：

P=9.81×0.85×17.4×6×107/1000

=8 705 MW·h

清淤前后比較，清淤后理論值能夠達到增發800萬kW·h，將產生實際效益約870萬kW·h×0.3元=261萬元人民幣。

2.2.2 發電調度優化

根據上游來水情況以及水庫水位情況的變化及時與調度中心聯系，使機組保持最優出力，減小耗水量，保證經濟運行。可以通過以下措施來實施：

（1）加強與上游電廠溝通，水文人員及時獲取實時水情，包括上游電廠上下游水位、機組出力、進出庫流量、閘門運行情況等；

（2）加強與省調溝通，運行人員根據實際水情及時與省調聯系溝通，合理安排機組運行方式，減少機組空轉和低負荷運行時段，靈活主動地調整機組負荷曲線，充分利用水庫有限庫容和水頭多發電；

（3）合理控制水位，提高機組效率。根據水情盡量將上游水位控制在正常蓄水位，減少上游水位過低時段，提高機組運行水頭，降低發電耗水率，保持機組高效運行；

（4）靈活調度，節能降耗。發電運行部根據不同機組的特性及調度負荷要求，制定機組運行方式規定。優先運行水能利用率高的機組，優化運行機組組合，降低輔機用電和主變損耗；

（5）保持溝通，合理營銷。每年根據實際需要，對上游電站和調度中心進行及時的溝通，以保證水情的及時性、真實性和調度申請的便捷性。

2.2.3 電量差價優化

針對四川電網電價的變化性，高鳳山電站應公司要求制定了《綜合電價提升方案》。方案中嚴格要求了電量結構峰谷比要求，每月月末運行、ON-CALL班組值長進行綜合電價提升討論，就本月中出現的問題進行分析，尋找解決辦法，同時各個值長提出自己對綜合電價提升的合理化建議。運行、ON-CALL班組人員按照《綜合電價提升方案》中要求，合理利用水庫調節庫容將谷段的水用于峰段發電，做到了發好電的要求，為綜合電價提升打下了堅實的基礎。

今年由于電網調度的干預，2月和3月份的峰谷同比去年有所降低，但是到目前為止綜合電價較去年有0.0032元的提高。

3 結語

水電站的安全經濟運行不僅對提高企業的管理水平和技術實力，增加發電效益，確保電網安全穩定運行有著重要的現實意義，還體現了充分利用清潔能源，節能減排的企業社會責任。高鳳山水電站將繼續按照“優化運行增效益，多措并舉保安全”的要求，集思廣益，不斷探索創新，提升水電站安全經濟運行水平，力爭發好電，多發電，發揮更大的經濟效益和社會效益。

[1]國家電力公司.水電廠無人值班的若干規定（試行）國電發＜2002＞685號.

[2]國家電網公司.國家電力公司電力安全工作規程（變電站和發電廠電氣部分）試行[S].2009.6.

[3]劉洪林,肖海平.水電站運行規程與設備管理[M].北京：中國水利水電出版社，2009.3.

[4]裘江海.水電站運行與管理[J].浙江工商大學,2011.10.

[5]張勇傳.水電站經濟運行原理[M].北京：中國水利水電出版社，1998.10.

TV737

B

1672-5387（2017）02-0047-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.02.018

2015-07-24

吉超（1985-），男，從事發電運行值班工作。