中小型水電站發(fā)展思路

劉 軍

(吉林省吉能電力集團(tuán)有限公司兩江水力發(fā)電公司，吉林 安圖 133600)

決策思考

中小型水電站發(fā)展思路

劉 軍

(吉林省吉能電力集團(tuán)有限公司兩江水力發(fā)電公司，吉林 安圖 133600)

隨著“廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”運(yùn)營(yíng)機(jī)制的實(shí)施，電力工業(yè)快速發(fā)展，輸變電技術(shù)不斷發(fā)展變化。電能結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)行調(diào)整，各種新技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，如何加強(qiáng)電力調(diào)度與管理，中小型水電站的發(fā)展建設(shè)，水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度，已成為相關(guān)部門(mén)所關(guān)注的話題。

優(yōu)化調(diào)度；集控；梯級(jí)電站；智能化；發(fā)展思路

0 前 言

安圖縣擁有得天獨(dú)厚的水力資源，擁有大小河流88條，河流總長(zhǎng)1 800 多 km。全縣河流年經(jīng)流總量達(dá)到40 多 億 m3。水能理論蘊(yùn)藏量28.6 萬(wàn) kW。全縣共有水電站23座，年發(fā)電量可達(dá)7 億 kW·h。

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展“廠網(wǎng)分開(kāi)，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”運(yùn)營(yíng)機(jī)制的實(shí)施，中小型水電站的發(fā)展面臨挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)手段和管理模式已無(wú)法滿足現(xiàn)代化科技發(fā)展的需求。中小型水電站一種全新的發(fā)展理念應(yīng)運(yùn)而生。大刀闊斧，探求改革發(fā)展之路，才能適者生存。

電力工業(yè)快速發(fā)展，電力需求的日益增長(zhǎng)。輸變電技術(shù)不斷發(fā)展變化，電能結(jié)構(gòu)不斷進(jìn)行調(diào)整，各種新技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。

因此，對(duì)如何加強(qiáng)電力調(diào)度與管理，中小型水電站的發(fā)展建設(shè)，水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度，已成為我們所關(guān)注的話題。

基于安圖縣中小型水電站的管理經(jīng)營(yíng)、電網(wǎng)運(yùn)行，水庫(kù)管理調(diào)度存在的現(xiàn)狀，筆作者以安圖縣兩江電站的管理模式和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，從以下幾方面分別予以闡述。

1 水庫(kù)的區(qū)域調(diào)度

水庫(kù)調(diào)度工作是根據(jù)水庫(kù)承擔(dān)的水利任務(wù)，依據(jù)編制的調(diào)度運(yùn)行方案，運(yùn)用水庫(kù)的調(diào)節(jié)性能，在保證水工建筑安全的前提下，有計(jì)劃地對(duì)水庫(kù)的天然徑流進(jìn)行蓄泄，達(dá)到除害興利[1]。綜合利用水資源，最大限度地滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的需求。

根據(jù)流域特征，結(jié)合同一河流上梯級(jí)水庫(kù)間有水量聯(lián)系的調(diào)節(jié)，位于不同河流上但在同一電力系統(tǒng)的水電站群的徑流電力補(bǔ)償調(diào)節(jié)，建立完善智能化覆蓋全流域的水情自動(dòng)預(yù)測(cè)系統(tǒng)。建立水庫(kù)庫(kù)容和放水約束的線性規(guī)劃模型，利用近期、中期預(yù)報(bào)的水情信息來(lái)調(diào)整水庫(kù)調(diào)度。

傳統(tǒng)單一，各自為政的水庫(kù)調(diào)度方式存在很大局限性，單從一個(gè)水庫(kù)出發(fā)來(lái)研究水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度，不可能實(shí)現(xiàn)梯級(jí)電站水庫(kù)群的調(diào)度最優(yōu)，應(yīng)將整個(gè)水庫(kù)群有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，作為一個(gè)整體來(lái)考慮，求出水庫(kù)的優(yōu)化調(diào)度方案。目前常用的優(yōu)化技術(shù)有線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃[2-3]。

近年來(lái)，水電站水庫(kù)的洪水調(diào)度顯得尤為重要，水文現(xiàn)象是多變的、不重復(fù)的。掌握流域河川徑流匯流情況，洪水特性，以及泄流下游河道允許通過(guò)的流量。

通過(guò)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較來(lái)確定水庫(kù)的安全泄量的大小。以實(shí)現(xiàn)電站水庫(kù)群聯(lián)合運(yùn)用的防洪作用。建立水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，應(yīng)用短期、中期預(yù)報(bào)，既考慮了當(dāng)前的水庫(kù)水位情況，又考慮了來(lái)水徑流情況，把安全和經(jīng)濟(jì)有效地結(jié)合起來(lái)[4]。

編制科學(xué)合理的水庫(kù)調(diào)度圖，以及水庫(kù)的運(yùn)行調(diào)度方案和年度計(jì)劃，根據(jù)短期和中期的水情預(yù)報(bào)，靈活執(zhí)行，針對(duì)性調(diào)整和實(shí)施，力求達(dá)到水電站水庫(kù)的最優(yōu)運(yùn)行。

建于安圖縣二道鎮(zhèn)境內(nèi)的光明電站，由四、五道白河引水至三道白河，下游三道白河上建有三〇一、三〇二、三〇三電站，匯入第二松花江，依次流入兩江電站、四湖溝電站，形成第二松花江梯級(jí)電站群。2010年07月28日，安圖縣境內(nèi)遭遇特大洪水，富爾河流域洪水水量猛增，在二道松花江與富爾河匯合口處，河道已滿足不了流域內(nèi)洪水的泄流，造成河道內(nèi)河床水位雍高。此時(shí)兩江電站開(kāi)閘泄洪后，兩江村被洪水淹沒(méi)。

所以，建立流域內(nèi)水庫(kù)的區(qū)域調(diào)度機(jī)制，通過(guò)科學(xué)調(diào)度，水庫(kù)群的補(bǔ)償調(diào)節(jié)，就可能有效地削減洪峰，安全度汛，避免洪水的侵襲。

2 設(shè)備的智能化更新改造

目前全縣共有水電站23座，其中小水電站21座，水輪發(fā)電機(jī)組的設(shè)備性能差技術(shù)落后，經(jīng)濟(jì)效益不高。

主要存在以下5方面原因：

1)設(shè)備陳舊。由于當(dāng)時(shí)制造工藝和條件限制，運(yùn)行后期維護(hù)不利，資金投入不足。整個(gè)機(jī)組存在很多缺陷和故障隱患。

2)電站機(jī)組、輔助設(shè)備已經(jīng)超期服役，電氣絕緣老化。自動(dòng)化保護(hù)、控制元件很多成為淘汰的產(chǎn)品。

3)機(jī)組選型不合理。機(jī)組的性能參數(shù)與實(shí)際運(yùn)行參數(shù)不符，機(jī)組長(zhǎng)期處于非最優(yōu)工況下運(yùn)行，效率低、噪音、震動(dòng)大。

4)特殊年代的產(chǎn)物。在特定時(shí)期，很多電站是邊設(shè)計(jì)邊施工，水文資料缺乏，設(shè)備選型存在拼湊現(xiàn)象，加上技術(shù)條件的限制，整個(gè)電站存在很多安全隱患。電站建成后許多參數(shù)設(shè)計(jì)上與實(shí)際存在很大偏差[5-6]。

5)技術(shù)落后，自動(dòng)化程度低，運(yùn)行管理模式和方法落后。運(yùn)行操作、監(jiān)控、記錄等都由人工來(lái)完成。在機(jī)組出現(xiàn)異?；蛘哌\(yùn)行狀態(tài)變化，以及運(yùn)行參數(shù)超過(guò)限制時(shí)不能馬上報(bào)警。歷史數(shù)據(jù)不能存儲(chǔ)和追蹤，對(duì)故障和事故原因的查找分析無(wú)據(jù)可查。運(yùn)行可靠性和安全性比較差。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備的性能指標(biāo)、制造、材料、工藝，以及自動(dòng)化程度都有很大發(fā)展?，F(xiàn)代化的水電站擁有計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地和遠(yuǎn)程控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。配有技術(shù)先進(jìn)的LCU屏(包括機(jī)組保護(hù)裝置，PLC監(jiān)控單元、保護(hù)裝置、工控機(jī))、主變保護(hù)屏、線路保護(hù)屏、微機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、微機(jī)調(diào)速器等。實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)化保護(hù)，實(shí)現(xiàn)電站的優(yōu)化運(yùn)行，提高了電站的安全保障系數(shù)[7-9]。

兩江電站預(yù)計(jì)在2～3 a內(nèi)實(shí)現(xiàn)在安圖集控中心遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)監(jiān)控，工業(yè)電視全面監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班，少人值守的運(yùn)行維護(hù)管理模式。

3 電能的跨區(qū)域輸送及智能化

安圖縣地方電力網(wǎng)采用66 kV電壓等級(jí)電力系統(tǒng)，安全性、可靠性偏低。雷雨季節(jié)事故頻發(fā)。由于區(qū)域內(nèi)負(fù)荷限制，在汛期豐水季節(jié)，各小水電站爭(zhēng)相滿出力運(yùn)行，造成區(qū)域內(nèi)電力網(wǎng)系統(tǒng)電壓升高達(dá)到73 kV,額定電壓的10.6%。電能質(zhì)量差，存在很大的安全隱患。

實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域送電，解決了水火電站的電力補(bǔ)償，彌補(bǔ)部分地區(qū)電力緊張，也可緩解本地區(qū)電力過(guò)剩供過(guò)于求的局面。在區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)事故的情況下，跨區(qū)域反送電，又可保障電力用戶的電力供應(yīng)[10]。

水電站是經(jīng)濟(jì)環(huán)保的電能資源。通過(guò)水火電站的電力補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排電力資源的合理利用。能源生產(chǎn)和消費(fèi)區(qū)域的差異，能源資源和經(jīng)濟(jì)地理格局不相適應(yīng)，電能的跨區(qū)域輸送，從經(jīng)濟(jì)社會(huì)層面具有重要廣泛意義[11]。

將地區(qū)66 kV電網(wǎng)進(jìn)一步優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，依托220 kV電網(wǎng)，形成單回環(huán)網(wǎng)、雙回輻射、鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)逐步提高供電可靠性。

電網(wǎng)智能化是將現(xiàn)代化先進(jìn)的傳感測(cè)量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)與物理電網(wǎng)(特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各電壓等級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng))高度集成而形成的新型電網(wǎng)。他已充分滿足用戶對(duì)電力的需求和優(yōu)化資源配置，確保電力供應(yīng)和安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。滿足環(huán)保約束，保證電能質(zhì)量適應(yīng)電力市場(chǎng)化發(fā)展等為目的。

4 運(yùn)維一體化

電站體制改革，使得小水電站人員密集變成人員短缺。特別是高素質(zhì)、高技能的電站檢修維護(hù)專業(yè)人才。

隨著國(guó)家電網(wǎng)公司“三集五大”體系建設(shè)的不斷深入，在不影響電力安全，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，完善制度的前提下，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維一體化。

兩江電站運(yùn)維一體化實(shí)行已近一年。實(shí)踐證明，在標(biāo)準(zhǔn)化管理制度下，通過(guò)加大員工培訓(xùn)和交流學(xué)習(xí)，推進(jìn)運(yùn)維一體化建設(shè)是電力發(fā)展的根本保障。運(yùn)維一體化使得以往專業(yè)分工負(fù)責(zé)制生產(chǎn)模式，變成了一專多能，團(tuán)結(jié)協(xié)作，協(xié)調(diào)互補(bǔ)。既精通本專業(yè)知識(shí)又能熟練掌握其他專業(yè)技能的配合性工作的安全管控模式。

實(shí)現(xiàn)由同一部分員工，承擔(dān)傳統(tǒng)的電站運(yùn)行維護(hù)操作和設(shè)備檢修的雙重職責(zé)。新形勢(shì)下各級(jí)電網(wǎng)的規(guī)模指數(shù)級(jí)的擴(kuò)大與人力資源匱乏的矛盾下，運(yùn)維一體化是有效解決這一矛盾的有效手段[12]。

5 電站的集中控制

在整個(gè)流域內(nèi)，各中小型水電站形成梯級(jí)分布的水電站群。實(shí)現(xiàn)流域內(nèi)梯級(jí)電站的集中控制，各水電站間機(jī)組的優(yōu)化調(diào)度，電量分析、測(cè)算。調(diào)度自動(dòng)化，機(jī)組控制遠(yuǎn)程化、集中化。做到統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一協(xié)調(diào)，統(tǒng)一管理。電站的集中控制與水庫(kù)的區(qū)域調(diào)度相輔相成。電站的集中控制，國(guó)內(nèi)外已有了很多先列。對(duì)最大限度的滿足發(fā)電效益，防汛抗洪具有十分重要意義。在目前新的電網(wǎng)運(yùn)行形勢(shì)下，要提高流域內(nèi)梯級(jí)電站在電網(wǎng)運(yùn)行中的競(jìng)爭(zhēng)力，就必須考慮電站的集中控制。實(shí)現(xiàn)流域梯級(jí)電站的統(tǒng)一調(diào)度和集中控制，實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電效益最大化。

6 結(jié) 語(yǔ)

改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理營(yíng)運(yùn)模式，水輪發(fā)電機(jī)組設(shè)備不斷更新改造，新設(shè)備、新技術(shù)的不斷引進(jìn)和運(yùn)用，是電力市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行才能使水電站乃至整個(gè)流域內(nèi)梯級(jí)電站群發(fā)揮最大的潛能，創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益。研究和探索剛剛起步，需要我們通過(guò)實(shí)踐不斷優(yōu)化完善，持續(xù)改進(jìn)。

[1]黃商,施柔剛.中小型水電站投資風(fēng)險(xiǎn)防范初探[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2011(09):139-141.

[2]徐錦才.中小水電設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問(wèn)題[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2004(01):88-89.

[3]余金華,楊聰.中小型水電站建設(shè)管理中存在的問(wèn)題淺析[J].云南水力發(fā)電,2007(02):132-134.

[4]李振富,王仁超,劉明月.中小型水電站權(quán)益資本構(gòu)成決策分析[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2004(01);77-79.

[5]我國(guó)水利社會(huì)化服務(wù)體系建設(shè)概況[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化,1994(04):22.

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[8]學(xué)習(xí)永靖縣人民的光輝榜樣爭(zhēng)取中小型水電站遍地開(kāi)花[J].水力發(fā)電,1958(16):5-6.

[9]嚴(yán)俊.基于投資效益的中小型水電站評(píng)估[J].小水電,2011(01):20,23.

[10]羅榮斌.農(nóng)村水電建設(shè)在不斷躍進(jìn)[J].水力發(fā)電,1958(09):50-51.

[11]黃商,施柔剛.中小型水電站投資風(fēng)險(xiǎn)防范初探[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電,2011(09):139-141.

[12]范貴華,向東,侯若冰.中小水電站運(yùn)行管理模式比較與選擇[J].水力發(fā)電,2005(06):62-64.

ThinkingofDevelopmentforSmallandMediumHydropowerStation

LIU Jun

(Liangjiang Hydropower Generating Company of Jilin Province Jineng Power Group，Antu 133600，China)

With the“separation of plant and network，the implementation of bidding”operation mechanism，the rapid development of power industry took place；power transmission technology is in constant development and change.Power structure is constantly adjusting，the application of various new technologies are increasingly widespread.How to strengthen the power dispatch and management，the development and construction of small hydropower station，optimization operation of reservoir，have become a topic of concern of relevant departments.

optimal scheduling；integrated control；cascade hydropower station；intelligent；development ideas

1007-7596(2014)12-0238-03

2014-06-20

劉軍(1963-)，男，遼寧蓋縣人，工程師。

TV737

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