峡江水电站发电调度优化及提高机组可靠性浅析

蒙在京+蒙霓+周志勇+王晓兰

摘 要：文章阐述了峡江水电站发电调度的优化运行方式、发电机组可靠性措施及取得的成果。通过文章的分析，希望能对相关工作提供参考。

关键词：优化运行；发电；效益

中图分类号：TM622 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）28-0070-03

前言

峡江水电站位于赣江中游峡江县老县城（巴邱镇）上游峡谷河段，距峡江老县城巴邱镇约6km，该电站装有9台单机40MW的灯泡贯流式机组，总装机容量为360MW，设计年发电量11.44×108kWh，电站是一座以防洪、发电、航运为主，兼有灌溉等综合利用功能的水利枢纽工程。本文主要是对非泄洪期如何提高兴利调度效益进行了探讨分析。

1 电站慨况

峡江水利枢纽工程位于赣江中游峡江县老县城（巴邱镇）上游峡谷河段，距峡江老县城巴邱镇约6km，是一座以防洪、发电、航运为主，兼有灌溉等综合利用功能的水利枢纽工程，控制流域面积约62710km2，坝址以上多年平均径流量约517×108m3。枢纽总库容11.87×108m3，防洪库容6.0×108m3。因峡江水电站属于径流式发电，装有9台单机40MW的灯泡贯流式机组，转轮直径7.8m，世界第二；调节库容较小，为2.14×108m3，而灯泡贯流式机组对水头十分敏感，“以水定电”径流式电站假如不采取较优工况运行，不利于电站多发电，也不利于机组的设备安全。峡江水库汛期为4～9月，4至6月为主汛期，7至9月为后汛期，10月至次年3月为枯水期，主汛期水库水位目前按43米控制，后汛期水库水位按43～44米控制，枯水期正常蓄水位按46米控制。峡江水利枢纽的运用调度方案有洪水调度和兴利调度两种运行方式。

考虑到峡江水电站7月已进入后汛期，基本不泄洪，所以在2016年7月1日至8月31日，峡江水电站分阶段对机组运行方案进行了试运行，找出最优机组运行方式，增加发电量，提高经济效益。

2 最优机组发电方案

为了探求最优机组发电模式，峡江水电站试运行了三种方案：

2.1 多机组平均负荷控制水位

通过平均增加或降低所有机组负荷控制出流达到维持高水头运行目标，当机组再降负荷可能会影响机组正常工况时，减少机组运行台数，并保持所有机组平均负荷运行；当机组已经达到最高负荷而库水位继续上涨时，增加机组运行台数，并保持所有机组平均负荷运行。

2.2 机组满负荷控制水位

所有机组满负荷运行，在入库流量大于出库流量，并且达到最高限制水位（如：44米）时，加开一台机组并保持满负荷运行；当库水位下降至库水位下限（如：43.90米）时，停运一台机组，其余机组继续满负荷运行，直至库水位再次上涨至最高限制水位。

2.3 单台机组调整负荷控制水位

通过一台机组增加或减少负荷控制出流达到维持高水头运行目标（其余机组满负荷），当调控机组再降负荷可能会影响机组正常工况时，停运该机组；当调控机组已经达到最高负荷而库水位继续上涨时，增加机组运行台数，并保持一台机组调整负荷控制水位。

2016年7月1日至8月31日，峡江水电站分阶段对三种方案进行了试运行，对运行结果进行了数据采样，实际数值采样遵循以下原则：

（1）考虑到晚间可能未调控水位，所以取值范围控制在每日的8-20时。

（2）考虑泄洪对水头有影响，所以未用采泄洪前后1小時及泄洪期间的数值。

考虑数据的单样性，所以按水头区间进行平均取值，分8.01-8.5米、8.51-9米、9.01-9.5米（前汛期经常运行的水头区间）、9.51-10米（后汛期经常运行的水头区间）、10.01-10.5米、10.51-11米、11.01-11.5米（正常蓄水位后的经常运行的水头区间）七个水头区间进行分析对比。根据采样结果，对三种试运行方案的耗水率进了对比分析，对比分析结果如表1。

通过多样本取值比对耗水率可知：方案3更优，方案2次之，方案1最差。

考虑到实际数据有可能偏差，又进行了理论分析对比，数据取值为8月1日至10日实际入库流量，水位控制按43.95米控制调算结果，对比结果如表2。

从表2可知，理论上来讲多机组平均负荷控制水位运行方案耗水率最低，但实际运行中很难保持水位恒定不变，与实际运行结果有所偏差。

综上所述，实际运行中建议采用单台机组调整负荷控制库水位的发电运行方式，且易于操作。当三台以上机组运行时，晚间可通过二台机组来调节库水位。

3 提高机组可靠性措施

根据当前实际，为了避免单机负荷小于2万千瓦造成的机组振动过大，为提高水能利用率，特规定开机及负荷如下表：

以此类推。

2014年8月前后，峡江水电站发生过机组导水机构连杆折弯、脱落，造成机组事故停机动作，机组与系统解列的事故。为了避免机组振动过大，提高机组可靠性，采取的措施有：（1）根据来水量和水位控制要求，及时开停机和调整负荷；（2）对照机组N-H-Q曲线及时调整调速器的设定机组水头，保持高水头运行，调整桨叶、导叶开度使机组在协联关系最优及高效率区运行；（3）调节机组负荷，单机负荷不小于2万千瓦，避免机组振动过大；及时清除坝前拦污栅漂浮物，减小拦污栅前后压差，减少水力因素产生的机组振动；（4）加强继电保护的配置、检测与运行维护，重抓整定计算，充分发挥继电保护装置的告警功能、隔断功能和控制功能，提高继电保护的可靠性；（5）两台机组及以上，合理开启不同类型的机组，并保证13.8KVⅠ、Ⅲ段母线有运行机组（三机一变），以保证厂用电可靠性，降低主变空载损耗。

4 经济效益分析

峡江电站从2016年9月1日开始即按方案3的方式运行。下面按11.01-11.5米（正常蓄水位后的经常运行的水头区间）的耗水率来分析9、10月份增发的电量。

方案2与方案3的耗水率差值为：36.96-35.69=1.27

峡江电站2016年9、10月实际发电量分别为7515万kWh、9434万kWh，则9-10月增发的电量为：（7515+9434）×1.27/35.69=603（万度），增加发电效益为：603×0.42元/度=253（万元）。

如果按2016年发电量10.36亿计算，扣除4-6月洪水期发电量19473kWh，则全年增发电量为：（103600-19473）×1.27/35.69=2994万度，增加发电效益：2994×0.42元/度=1258万元。增发效益显著。

5 结束语

峡江电厂通过对发电机组的最优运行方式探求，并在实际中积极应用，取得了较好的经济效益，对其他同类型的径流式电站有一定的借鉴作用。灯泡贯流式机组，具有适用水头低、过机流量大以及效率高等特点，广泛用于开发低水头水力资源。但由于机组转动惯量小，使得机组惯性比率（Ri）Tw/Ta值较大，相应水轮机水力振动对其影响也较大。峡江水电站通过合理调节机组负荷，及时清除坝前拦污栅漂浮物，减少了水力因素产生的机组振动；通过提高开机成功率，减少机组空转、空载时间（从机组投产初期的10-30分钟开机时间缩短到现在的5分钟以内），提高了机组的可靠性和电站的经济运行水平。

参考文献：

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