峽江水電站發電調度優化及提高機組可靠性淺析

蒙在京+蒙霓+周志勇+王曉蘭

摘 要：文章闡述了峽江水電站發電調度的優化運行方式、發電機組可靠性措施及取得的成果。通過文章的分析，希望能對相關工作提供參考。

關鍵詞：優化運行；發電；效益

中圖分類號：TM622 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0070-03

前言

峽江水電站位于贛江中游峽江縣老縣城（巴邱鎮）上游峽谷河段，距峽江老縣城巴邱鎮約6km，該電站裝有9臺單機40MW的燈泡貫流式機組，總裝機容量為360MW，設計年發電量11.44×108kWh，電站是一座以防洪、發電、航運為主，兼有灌溉等綜合利用功能的水利樞紐工程。本文主要是對非泄洪期如何提高興利調度效益進行了探討分析。

1 電站慨況

峽江水利樞紐工程位于贛江中游峽江縣老縣城（巴邱鎮）上游峽谷河段，距峽江老縣城巴邱鎮約6km，是一座以防洪、發電、航運為主，兼有灌溉等綜合利用功能的水利樞紐工程，控制流域面積約62710km2，壩址以上多年平均徑流量約517×108m3。樞紐總庫容11.87×108m3，防洪庫容6.0×108m3。因峽江水電站屬于徑流式發電，裝有9臺單機40MW的燈泡貫流式機組，轉輪直徑7.8m，世界第二；調節庫容較小，為2.14×108m3，而燈泡貫流式機組對水頭十分敏感，“以水定電”徑流式電站假如不采取較優工況運行，不利于電站多發電，也不利于機組的設備安全。峽江水庫汛期為4～9月，4至6月為主汛期，7至9月為后汛期，10月至次年3月為枯水期，主汛期水庫水位目前按43米控制，后汛期水庫水位按43～44米控制，枯水期正常蓄水位按46米控制。峽江水利樞紐的運用調度方案有洪水調度和興利調度兩種運行方式。

考慮到峽江水電站7月已進入后汛期，基本不泄洪，所以在2016年7月1日至8月31日，峽江水電站分階段對機組運行方案進行了試運行，找出最優機組運行方式，增加發電量，提高經濟效益。

2 最優機組發電方案

為了探求最優機組發電模式，峽江水電站試運行了三種方案：

2.1 多機組平均負荷控制水位

通過平均增加或降低所有機組負荷控制出流達到維持高水頭運行目標，當機組再降負荷可能會影響機組正常工況時，減少機組運行臺數，并保持所有機組平均負荷運行；當機組已經達到最高負荷而庫水位繼續上漲時，增加機組運行臺數，并保持所有機組平均負荷運行。

2.2 機組滿負荷控制水位

所有機組滿負荷運行，在入庫流量大于出庫流量，并且達到最高限制水位（如：44米）時，加開一臺機組并保持滿負荷運行；當庫水位下降至庫水位下限（如：43.90米）時，停運一臺機組，其余機組繼續滿負荷運行，直至庫水位再次上漲至最高限制水位。

2.3 單臺機組調整負荷控制水位

通過一臺機組增加或減少負荷控制出流達到維持高水頭運行目標（其余機組滿負荷），當調控機組再降負荷可能會影響機組正常工況時，停運該機組；當調控機組已經達到最高負荷而庫水位繼續上漲時，增加機組運行臺數，并保持一臺機組調整負荷控制水位。

2016年7月1日至8月31日，峽江水電站分階段對三種方案進行了試運行，對運行結果進行了數據采樣，實際數值采樣遵循以下原則：

（1）考慮到晚間可能未調控水位，所以取值范圍控制在每日的8-20時。

（2）考慮泄洪對水頭有影響，所以未用采泄洪前后1小時及泄洪期間的數值。

考慮數據的單樣性，所以按水頭區間進行平均取值，分8.01-8.5米、8.51-9米、9.01-9.5米（前汛期經常運行的水頭區間）、9.51-10米（后汛期經常運行的水頭區間）、10.01-10.5米、10.51-11米、11.01-11.5米（正常蓄水位后的經常運行的水頭區間）七個水頭區間進行分析對比。根據采樣結果，對三種試運行方案的耗水率進了對比分析，對比分析結果如表1。

通過多樣本取值比對耗水率可知：方案3更優，方案2次之，方案1最差。

考慮到實際數據有可能偏差，又進行了理論分析對比，數據取值為8月1日至10日實際入庫流量，水位控制按43.95米控制調算結果，對比結果如表2。

從表2可知，理論上來講多機組平均負荷控制水位運行方案耗水率最低，但實際運行中很難保持水位恒定不變，與實際運行結果有所偏差。

綜上所述，實際運行中建議采用單臺機組調整負荷控制庫水位的發電運行方式，且易于操作。當三臺以上機組運行時，晚間可通過二臺機組來調節庫水位。

3 提高機組可靠性措施

根據當前實際，為了避免單機負荷小于2萬千瓦造成的機組振動過大，為提高水能利用率，特規定開機及負荷如下表：

以此類推。

2014年8月前后，峽江水電站發生過機組導水機構連桿折彎、脫落，造成機組事故停機動作，機組與系統解列的事故。為了避免機組振動過大，提高機組可靠性，采取的措施有：（1）根據來水量和水位控制要求，及時開停機和調整負荷；（2）對照機組N-H-Q曲線及時調整調速器的設定機組水頭，保持高水頭運行，調整槳葉、導葉開度使機組在協聯關系最優及高效率區運行；（3）調節機組負荷，單機負荷不小于2萬千瓦，避免機組振動過大；及時清除壩前攔污柵漂浮物，減小攔污柵前后壓差，減少水力因素產生的機組振動；（4）加強繼電保護的配置、檢測與運行維護，重抓整定計算，充分發揮繼電保護裝置的告警功能、隔斷功能和控制功能，提高繼電保護的可靠性；（5）兩臺機組及以上，合理開啟不同類型的機組，并保證13.8KVⅠ、Ⅲ段母線有運行機組（三機一變），以保證廠用電可靠性，降低主變空載損耗。

4 經濟效益分析

峽江電站從2016年9月1日開始即按方案3的方式運行。下面按11.01-11.5米（正常蓄水位后的經常運行的水頭區間）的耗水率來分析9、10月份增發的電量。

方案2與方案3的耗水率差值為：36.96-35.69=1.27

峽江電站2016年9、10月實際發電量分別為7515萬kWh、9434萬kWh，則9-10月增發的電量為：（7515+9434）×1.27/35.69=603（萬度），增加發電效益為：603×0.42元/度=253（萬元）。

如果按2016年發電量10.36億計算，扣除4-6月洪水期發電量19473kWh，則全年增發電量為：（103600-19473）×1.27/35.69=2994萬度，增加發電效益：2994×0.42元/度=1258萬元。增發效益顯著。

5 結束語

峽江電廠通過對發電機組的最優運行方式探求，并在實際中積極應用，取得了較好的經濟效益，對其他同類型的徑流式電站有一定的借鑒作用。燈泡貫流式機組，具有適用水頭低、過機流量大以及效率高等特點，廣泛用于開發低水頭水力資源。但由于機組轉動慣量小，使得機組慣性比率（Ri）Tw/Ta值較大，相應水輪機水力振動對其影響也較大。峽江水電站通過合理調節機組負荷，及時清除壩前攔污柵漂浮物，減少了水力因素產生的機組振動；通過提高開機成功率，減少機組空轉、空載時間（從機組投產初期的10-30分鐘開機時間縮短到現在的5分鐘以內），提高了機組的可靠性和電站的經濟運行水平。

參考文獻：

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