貴州烏江流域水電站水能利用指標考核評價體系研究

鄒建國(貴州烏江水電開發(fā)有限責任公司，貴州 貴陽 550002)

貴州烏江流域水電站水能利用指標考核評價體系研究

鄒建國(貴州烏江水電開發(fā)有限責任公司，貴州 貴陽 550002)

為促進水電廠管理水平的提高，合理利用水能，建立了“烏江模型”水能利用指標考核評價體系。簡要介紹了水能利用指標考核評價體系和“烏江模型”評價體系的意義。闡述在確定考核計算基本參數(shù)和邊界條件時應(yīng)注意的原則和參照方法，并對最終的技術(shù)成果作詳細總結(jié)，同時對“烏江模型”的預(yù)期目標進行了展望。研究結(jié)果表明，與目前國內(nèi)考核系統(tǒng)相比，“烏江模型”更加全面、系統(tǒng)、科學、合理。該模型的成功開發(fā)與應(yīng)用，可為烏江梯級增發(fā)電量達5%，經(jīng)濟效益明顯。

水電站;水能利用;指標考核;評價體系;烏江

1 評價體系概況

1.1 評價體系及指標介紹

水能利用指標考核評價體系，又稱水電站節(jié)水增發(fā)電量考核體系。1986年，水利電力部等根據(jù)相關(guān)規(guī)定制定的《水力發(fā)電節(jié)水增發(fā)電量獎勵實行辦法》中就明確，考核增加水電量應(yīng)遵照水電站設(shè)計的基本原則和實際生產(chǎn)情況進行，并按水電站當年實際來水情況，計算電站考核電量。與當年實際發(fā)電量比較，超過考核電量部分為水電站的增發(fā)電量，增發(fā)電量除以考核電的商稱水能利用提高率。該比率是是節(jié)水增發(fā)電量考核和衡量水電站生產(chǎn)優(yōu)劣最主要的指標。

1.2 “烏江模型”評價體系的意義

通常，我國洪水預(yù)報以“新安江模型”為代表，烏江流域在國內(nèi)水電開發(fā)中具有一定代表性。從流域來說，有單站又有梯級；從水電站本身來說，有多年調(diào)節(jié)又有日調(diào)節(jié)水庫。因此，力求在水能利用指標考核評價體系中開發(fā)應(yīng)用“烏江模型”，具有較好的代表性和推廣價值。

開展“烏江模型”水能利用指標考核評價體系的意義體現(xiàn)在以下幾個方面。

(1) 經(jīng)濟意義深遠。由于影響水電站發(fā)電量增減的因素眾多，經(jīng)測算，水電站運行優(yōu)劣可使發(fā)電量變化達10%(-5%～+5%)。開展節(jié)水增發(fā)電量考核活動，可以挖掘這10%的潛力。通常情況下，對原來運行較好的電站，可增加發(fā)電量1%～5%；對原來運行較弱的電站，可增加發(fā)電量10%，這比火電廠節(jié)省煤耗數(shù)字更大，可見其經(jīng)濟效益顯著。

(2) 促進安全生產(chǎn)。在計算考核電量時，已知生產(chǎn)中出現(xiàn)不安全現(xiàn)象對增發(fā)電量有重大影響。開展節(jié)水增發(fā)電量考核活動，可從另一途徑促進生產(chǎn)安全。

(3) 開展科學管理，提高生產(chǎn)管理水平。具體表現(xiàn)如下： ①在計算考核電量過程中，可分析出影響發(fā)電量增減的諸因素變化情況，這對后期經(jīng)濟運行具有指導意義，可使生產(chǎn)部門改進生產(chǎn)目標更加明確; ②實行分級考核、整體計算，從公司到生產(chǎn)部門分門別類地進行系統(tǒng)考核，實施自動化有序管理，形成科學網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，有利于各級領(lǐng)導指導生產(chǎn); ③把計算出的影響發(fā)電量增減因素指標相對比，還可在同類型電站間橫向比較;④改進管理辦法，不能事先計劃較為準確的水電站年發(fā)電量和預(yù)測未來年來水量，而來水量又是發(fā)電量最主要的影響因素，因此難以預(yù)測水電站來水變化。

水電站設(shè)計電量是用以往水文資料得出多年平均發(fā)電量。由于水文具有不重復(fù)性，且各年來水量不同，發(fā)電量不能等同于設(shè)計發(fā)電量，而來水量的變化幅度遠大于人為活動對發(fā)電量的增減。開展節(jié)水增發(fā)電量考核活動后，可利用當年實際來水計算考核電量，消除天然來水變化的影響。水能利用提高率的變化是生產(chǎn)人員(包括管理人員)在生產(chǎn)中表現(xiàn)的結(jié)果。因此，水能利用提高率是有積極性的先進指標，規(guī)定它為某值來考核生產(chǎn)是準確可行的，可有效地促進生產(chǎn)。

逐步建立烏江流域水電站水能利用指標考核評價體系，科學考量水庫調(diào)度的得失，提升本企業(yè)的管理水平十分必要。隨著電力改革的不斷深化，逐步建立實施電力市場，加強水電站經(jīng)營管理，正確計算成本、努力降低成本、提高經(jīng)濟效益已成為每一座發(fā)電廠的目標。要實現(xiàn)這一目標，需要依靠節(jié)水增發(fā)電量考核活動等有效措施來實現(xiàn)?！盀踅Ｐ汀敝荚诟鶕?jù)水力發(fā)電站的實際情況，總結(jié)經(jīng)驗并開發(fā)出一套經(jīng)濟實用的考核運行程序軟件產(chǎn)品，有助于水庫調(diào)度管理相關(guān)部門做好水電站節(jié)水增發(fā)電量考核工作，增加梯級水電站的水能利用提高率。

2 理論依據(jù)

可將以下13個公式作為依據(jù)。

節(jié)水增發(fā)電量ΔE=實際發(fā)電量E實-考核發(fā)電量E核+年末水庫后效電量ΔE后

(1)

水能利用提高率γE=增發(fā)電量ΔE/考核電量E核

(2)

發(fā)電耗水率q=發(fā)電水量W發(fā)/E實

(3)

發(fā)電耗水變率Δq=實際發(fā)電耗水率q實-計算發(fā)電耗水率q計

(4)

發(fā)電水量利用率g=發(fā)電水量W發(fā)/出庫水量W出

(5)

發(fā)電水量利用變率Δg=實際發(fā)電水量利用率g實-計算發(fā)電水量利用率g計

(6)

綜合出力系數(shù)K=發(fā)電機組出力N/水頭H×引用流量Q

(7)

(8)

提高用水量(如攔尾水位、超蓄水量)的日增發(fā)電量ΔEQ=提高水量ΔWQ/相應(yīng)發(fā)電耗水率q應(yīng)

(9)

棄水期提高負荷率增發(fā)電量ΔEγ=E實-考核棄水期負荷率γ核×棄水歷時T歷×N預(yù)

(10)

日調(diào)節(jié)水庫提高庫水位增發(fā)電量的計算公式為

(11)

(12)

式中，ΔEz棄為棄水期增發(fā)電量，kW·h;N預(yù)核為考核預(yù)期出力，MW;Nm實為實際最大出力，MW；β實為實際效率系數(shù)；ΔEz非為非棄水期增發(fā)電量,kW·h;。ΔEq為非棄水期降低發(fā)電水耗增發(fā)電量，kW·h;H實為實際水頭,m;H核為考核水頭，m。

ΔEq的計算公式如下

ΔEq=E實-(Q發(fā)·T/q核z實)

(13)

式中，Q發(fā)為發(fā)電流量，m3/s;T為發(fā)電時間；q核z實為考核耗水率比實際耗水率的增量。

3 技術(shù)路線

熟悉水電站原設(shè)計，了解實際運行情況，做到設(shè)計原則與實際情況一致。確定考核計算基本技術(shù)參數(shù)和有關(guān)邊界條件，例如流量(包括發(fā)電、棄水、出庫、入庫)的審核、綜合出力系數(shù)的率定、尾水水位流量關(guān)系、機組出力限制線、棄水期發(fā)電負荷率和防洪、灌溉、供水、航運等綜合利用項目的約束條件，以及水庫調(diào)度圖等修訂或核定。進行這項工作時，應(yīng)參照以下原則和方法。

3.1 考核原則

(1) 考核要準確。考核項目、考核對象，以及最終計算成果要準確。

(2) 考核靈活實用。既要遵循原設(shè)計原則，又要符合當前運行的實際情況；既有整體考核也要有分級部門考核，形成統(tǒng)一體系。

(3) 考核公平公正。對原來運行水平較高的電站要留有余地，對原來運行水平較弱的電站要進行深入挖潛，使不同類型、不同運行水平的電站在考核過程都能夠積極表現(xiàn)，做到考核公平，且具有橫向可比性。

3.2 考核方法

(1) 分級考核。水電站水能利用提高率是水電站上級部門對水電站整體考核的指標。為保證該指標合格或高水平，應(yīng)對所轄相關(guān)部門進行考核，其考核項目可以是平均庫水位、可調(diào)小時、綜合出力系數(shù)、棄水期發(fā)電負荷率、綜合利用項目約束條件、中短期來水預(yù)報等。不但要確定以上項目的考核標準，而且應(yīng)盡量把其換算成電量值。

(2) 所需資料。需要提供電站原設(shè)計書水文泥沙和水能規(guī)劃手冊；歷年逐旬、逐月平均來水流量和特征值；電站運行期逐旬、逐月水位(壩前、壩后)，流量(發(fā)電、棄水、出庫、入庫)、發(fā)電量平均值或總數(shù)及特征值等。如果壩后有水文站，需提供水文站流量(不同時期的瞬時和逐日、逐旬平均值)資料；修改設(shè)計資料；有關(guān)水庫運用研究成果。

4 “烏江模型”主要功能

(1) 收集水電站、水電公司節(jié)水增發(fā)電量及各相關(guān)參數(shù)計算方法。根據(jù)水電站不同調(diào)節(jié)能力和運行方式，研究相應(yīng)統(tǒng)一的計算方法，形成統(tǒng)一、科學、合理、定量并有可比性的節(jié)水增發(fā)電量考核計算辦法。

(2) 為保證考核工作的嚴肅和嚴謹性，建立專門、統(tǒng)一的考核基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫。保存考核K值、日負荷率、各特征曲線等資料，建立相應(yīng)的權(quán)限管理機制，由集團公司統(tǒng)一核實和批準資料的設(shè)置和更新，并開發(fā)數(shù)據(jù)資料的管理模塊。

(3) 開發(fā)統(tǒng)一的平臺數(shù)據(jù)接口，從水電站、水電公司不同平臺提取采集、預(yù)報等數(shù)據(jù)，并開發(fā)各參數(shù)計算模塊。

(4) 在此基礎(chǔ)上，開發(fā)節(jié)水增發(fā)電量考核軟件，確保特征數(shù)據(jù)可配置性、界面和操作流程統(tǒng)一性和同類型電站計算方法的統(tǒng)一性。

(5) 開發(fā)考核結(jié)果的圖形、表格展示和歷史計算結(jié)果管理模塊。

(6) 開發(fā)系統(tǒng)維護管理加密系統(tǒng)。參數(shù)一旦率定，任何人不能任意修改。若需要修改，要經(jīng)過一定的授權(quán)才能進行，并在日志中作詳細的修改紀錄。

(7) 自動生成總結(jié)報告。

5 最終成果及預(yù)期目標

5.1 技術(shù)成果

經(jīng)過分析、計算、建模和編程，最終形成總的技術(shù)成果如下。

(1) 制作以日、旬、月為時段，按實際來水計算增發(fā)電量和年水能利用提高率的軟件。該軟件應(yīng)輸出的成果有年節(jié)水增發(fā)電量計算表，內(nèi)容包括庫水位(時段初或末)、相應(yīng)蓄水量、流量(發(fā)電、棄水、出庫、入庫)、平均水位、平均水頭、增發(fā)電量、水量利用提高率，并列出實際入庫流量、水位和電量等。在年節(jié)水增發(fā)電量計算表中,主要項目有各種水位、流量(或水量)、電量、過程線圖和計算與實際值比較圖，計算與實際庫水位在調(diào)度圖上展示等多張圖。

(2) 水庫運行評價指標和部門考核小指標的數(shù)值，如發(fā)電耗水率及變率，發(fā)電水量利用率及變率，綜合出力系數(shù)，各關(guān)鍵庫水位、棄水期發(fā)電負荷率，季調(diào)節(jié)水庫預(yù)泄攔尾水量，年調(diào)節(jié)水庫汛末超蓄水量，機組可調(diào)小時，綜合利用項目約束條件執(zhí)行情況等，并全部換算成電量值,形成考核綜合情況表。

(3) 考核總結(jié)成報告。

(4) 最終成果通過考核計算數(shù)字和展示圖展示。年末，由考核管理部門根據(jù)考核計算情況進行分析、評價，形成考核總結(jié)或報告。

5.2 預(yù)期目標

與目前國內(nèi)考核系統(tǒng)相比，“烏江模型”應(yīng)達到如下目標：①克服自然來水的影響因素，做到考核體系不受來水豐枯影響； ②建立全面綜合的考核體系，并細化到各個部門，該體系不會產(chǎn)生以往單獨追求低水耗等現(xiàn)象； ③考核指標量化、精細，避免人為調(diào)整參數(shù)的現(xiàn)象；④重新率定設(shè)計指標，使管理更加科學、合理；⑤避免年終算賬的現(xiàn)象，在運行中實時對運行提供可靠的調(diào)度方案，為生產(chǎn)計劃修正提供有力支持。

其總體目標是“加強管理、科學挖潛、節(jié)水發(fā)電、增創(chuàng)效益”。

6 結(jié) 語

近年來，我國水電事業(yè)得到了較大發(fā)展，烏江梯級水電站已開發(fā)建設(shè)完畢，干支流上形成的水庫群給水庫調(diào)度和管理帶來了新的契機，同時也提出了新的問題和要求。建立科學、合理、統(tǒng)一的水能利用指標考核機制，科學、合理地評價水調(diào)工作的成果，有助于提高水調(diào)工作者的責任感和積極性，促進水調(diào)科學和技術(shù)的發(fā)展，有效地利用水力資源，提高水電工程的投資效益，為國家經(jīng)濟發(fā)展提供更多的綠色能源,防洪減災(zāi),為安全穩(wěn)定的經(jīng)濟建設(shè)提供保障，可以帶來巨大的社會與經(jīng)濟效益，意義深遠。

(編輯：唐湘茜)

2015-04-09

鄒建國，男，貴州烏江水電開發(fā)有限責任公司，副總工程師，貴州省水力發(fā)電工程學會秘書長，教授級高級工程師.

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