沙灣電站枯水期經濟運行分析

王幫明

（四川圣達水電開發(fā)有限公司 四川 樂山 614900）

0 引言

沙灣水電站位于四川省樂山市沙灣區(qū)葫蘆鎮(zhèn)，為大渡河干流下游梯級開發(fā)中的第一級電站，總庫容為4867萬m3，正常蓄水位以下為4554萬m3，河道多年平均流量為1490m3/s，電站采用一級混合式（河床式廠房加長尾水渠）開發(fā)，以發(fā)電為主，兼顧灌溉，總裝機 480MW(4×120MW)，屬國家大（二）型規(guī)模電站。

1 沙灣電站枯水期面臨的形勢

至今，沙灣電站投運已三年多，每當到了枯水期時，上游來水量急劇減少，對于我站庫容來說有了相對調節(jié)量，從某種程度上來說具備了日調節(jié)功能，正是因為有了可調節(jié)的余地，反而給運行人員如何進行水庫調度以及合理安排機組運行方式制造了不小的難度。而這僅僅是影響枯水期經濟運行的一個方面而已。因此，如何做好枯水期的經濟運行顯得尤為緊迫，現從以下幾點切入分析如何做好沙灣電站枯水期經濟運行，以順應當今社會節(jié)能高效的大發(fā)展趨勢。

2 沙灣電站枯水期經濟運行分析

2.1 降低耗水率

耗水率是衡量水電站經濟運行的重要指標，而影響該指標的主要因素之一就是水輪機的經濟運行工況，因此要降低發(fā)電耗水率，必須優(yōu)化水輪機的運行參數，改善其運行工況。下面從水輪機運行的兩個關鍵參數——工作水頭和效率出發(fā)，進行優(yōu)化分析，以求通過水輪機的經濟運行來提高電站的經濟運行。

2.1.1 提高工作水頭

要分析我站水輪機不同水頭下的運行工況，首先得了解水輪發(fā)電機的幾個重要參數，額定出力：123.1MW；額定水頭：24.50m；最大水頭：28.24m；最小水頭：21.24m；額定流量：549.5m3/s；額定效率：92.78%。從這些數據可看出，水頭最大變幅達7m，相對于24.50m的額定工作水頭來說，我站水頭波動是比較大的。而從水輪機的出力公式N=9.81Qhη不難得出運行水頭與出力的關系：對理想狀態(tài)而言，在效率η和流量Q不變的情況下，水頭與出力成正比，運行水頭越高，機組出力就越大。也就是說，水頭越高，水輪發(fā)電機組耗水率就越低，所以要降低發(fā)電耗水率必須提高水輪機的工作水頭。

提高水頭，有以下幾點措施：（1）保證上游高水位運行；（2）確保進水口欄污柵之前不能有雜物，保證進水流速暢通；（3）設法降低下游水位；（4）保證機組蝸殼平壓閥及技術供水偏心半球閥全關、沖砂廊道及泄洪閘門全關，機組停機后，檢查導葉有無漏水現象。

2.1.2 提高水輪機運行效率

我站機組是軸流轉漿式水輪機，該機型較其它機型而言，其特點是機組效率較高，且效率區(qū)較寬，因此只要能合理調度，還是有一定潛力可挖的。但是，由于機組投運至今還沒有徹底完成機組效率試驗，自然無法繪制機組效率特性曲線，所以在進行水輪機運行效率分析時，更多的依據來源于長期運行觀察統計，且存在相當的誤差。通過長時間的觀察記錄數據以及軸流轉漿式水輪機的效率特性得知，機組帶高負荷時，水頭高則效率相對高，機組帶低負荷時，水頭低則效率相對高，其中最高點就是最佳效率點；我站機組在額定水頭24.5m，機組出力110MW左右運行情況下，水輪機效率最高，可達93%以上，超出這個出力范圍水輪機效率反而下降。之所以呈現上述特征，是由于軸流轉漿式水輪機轉輪葉片是按導葉與槳葉協聯關系設計的，轉輪葉片在最優(yōu)工況下運行，滿足進出口水流的最佳要求。

對于我站機組來說，保證水輪機高效運行的措施有：（1）水頭24.5m時，機組負荷最好維持在110MW左右，水頭28m時，機組負荷最好在120MW左右，水頭較低時，最好低負荷運行或停機蓄水，這樣就能保持水能充分利用，維持水輪機的高效運行；（2）定期校驗水輪機槳葉、導葉協聯關系；（3）避開振動區(qū)；（4）自動水頭運行時，定時校測上下游水位；人工水頭運行時，根據實際情況及時調整調速器電柜水頭設定值；（5）目前由于1F帶病運行，效率不高，不管從安全還是經濟的角度來看都應該盡量避免1F單機運行；（6）條件允許的情況下，徹底完成機組效率試驗，以便運行人員更為合理地調整機組運行方式，做到效率最大化。

2.2 優(yōu)化調度

我站總庫容為4867萬m3，正常蓄水位以下為4554萬m3，多年平均流量為1490m3/s，沒有調節(jié)能力，且上游11.5公里處是銅街子電站，在日常運行中，最常用的運行方式就是與銅街子電站同步調整，但是，我們仍然可以做到優(yōu)于銅街子的調度運行方式，時間段恰恰在枯水期。由于上游來水量大量較少，給予了我站水庫調節(jié)的空間，可充分發(fā)揮興利調節(jié)作用，所以如何做好枯水期的水庫調度顯得尤為重要，具體的措施有：（1）勤與上游銅街子電站聯系，準確及時的掌握上游來水情況，特別重點關注沙坪流量變化；（2）收集天氣預報、及時掌握上游的水情變化情況，對來水量進行分析，確定合理的運行方式；（3）優(yōu)化調度機組運行方式，加強與調度的溝通，盡可能地減少開、停機次數；（4）為了便于準確監(jiān)視機組發(fā)電流量，建議將每臺機組增設流量數顯表（接至機組流量差壓變送器上）或流量計。

2.3 降低廠用電率

廠用電率是電站主要運行經濟指標之一，降低廠用電率不僅能降低電能成本，同時相應地能增加對系統的供電量。因此，對廠用電的耗電量應積極采取節(jié)能措施并加以落實。我站廠用電分為自用電、公用電、照明電以及閘壩用電。自機組投運以來，據統計，汛期時，廠用電量相對較高，日均0.85萬kW·h左右，而廠用電率則相對較低，0.085%左右；枯水期時，廠用電量相對較低，日均0.45萬kW·h左右，而廠用電率確相對較高，0.25%左右。不難看出，枯水期時，我站廠用電率是比較高的，究其原因是多方面的，排除枯水期發(fā)電量少的因素外，只要我們取舍得當，進一步降低枯水期的廠用電率是有望實現的。

降低廠用電率的措施有以下幾點：（1）廠用電接線應力求縮短電力電纜的距離，以節(jié)省投資，減少損耗，主配電屏布置盡量靠近負荷中心，在廠用電負荷集中處設置分配電屏，分散的負荷應盡量接至距離最近的分配電屏上；(2)對滲漏集水井來水量和水泵效率情況進行排查，發(fā)現異常及時處理，減少水泵啟動次數和運行時間；（3）冬春季時，將廠房風機切除；（4）節(jié)省廠房照明用電，減少長明燈，辦公用電人離關電源；（5）4F機組運行時，漏油量較大，應采取相應的措施加以抑制，不僅能減少油泵啟動次數，還能防止油溫升高變質；（6）將空氣圍帶退出，不參與開停機流程，查除中低壓氣管道有無漏氣現象，減少空壓機啟動次數；（7）枯水期時，上游來水相對清澈，建議更改濾水器排污周期 （現已改為7天一次）；（8）通過調整機端電壓，達到降低變壓器、線路損耗的目的；（9）減小頂蓋漏水量，延長頂蓋排水泵啟動間隔時間；（10）盡量防止機組調相運行。

3 結語

沙灣電站作為一個新投運的無調節(jié)能力水電站，在保證安全穩(wěn)定運行的基礎上正致力于探索經濟運行的規(guī)律及方法，特別是枯水期，因受制于上游來水量的問題，如何做好經濟運行成為擺在我們面前的一道難題。本文從降低耗水率及廠用電率、提高機組效率、合理優(yōu)化調度等方面進行分析，得出了提高經濟運行效率的一些辦法，并且可以將通用部分在其它水電站進行推廣。