抽水蓄能機組按設計能力運行問題分析與解決

汪軍元，葉煒敏

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責任公司，浙江天臺317200）

抽水蓄能機組按設計能力運行問題分析與解決

汪軍元，葉煒敏

（華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責任公司，浙江天臺317200）

通過對抽水蓄能電站按設計能力運行現(xiàn)狀進行調查，分析抽水蓄能電站按設計能力運行的特點，總結出抽水蓄能電站按設計能力運行存在的水庫安全、機組運行方式、維護檢修、對電網的作用等方面九個問題，并找出其中最為迫切、重要的三個問題，在實際中尋找解決的方法。

抽水蓄能機組；設計能力；發(fā)電抽水計劃；不穩(wěn)定運行；安全

1 引言

2016年1月，因電網公司發(fā)展需求，抽水蓄能電站需要按設計能力運行。各抽水蓄能電廠在2016年之前，罕有按設計能力運行的情況，2016年2月，開始按設計能力運行。抽水蓄能機組按設計能力運行，在機組運行方式安排、機組穩(wěn)定運行、水工建筑物安全、電站設備消缺、電站檢修計劃安排等遇到了之前所沒有的問題，這些問題目前還沒有滿意的成熟的解決方案，因此有必要進行研究。

2 現(xiàn)狀與問題

2.1.狀調查

以華東某廠為例，截止2016年9月30日，發(fā)電16.11億kW·h，去年同期8.50億kW·h，增長89.5%；抽水19.42億kW·h，去年同期10.17億kW·h，同去增90.9%；機組啟停4 236次，去年同期2 420次，增長75%；機組運行12 289 h，去年同期6 385 h，增長92.4%。2016年發(fā)現(xiàn)缺陷201條，去年同期82條，同比增長145%。

2.2.設計能力運行特點

1）機組運行時間長，抽發(fā)電量大。

2）上、下庫水位變幅大。最高水頭更高，最低水頭更低。

3）運行方式復雜。

2.3.設計能力運行存在的問題

1）上下庫防洪壓力增大

抽水結束后，上水庫水位運行在高位區(qū)，上庫防洪壓力增大。以華東某廠為例，2015年，抽水結束后，上庫水位在395.5 m，距離征地淹沒線396.27 m,有0.7 m裕度，防洪壓力不大。而2016年抽水結束后，上庫水位396 m，只有0.2 m裕度，考慮到華東某廠上庫有來水，又處在浙江沿海，有梅雨、臺風，有不可確知的強降雨，因此防洪壓力很大。同時華東某廠上庫四周有村莊及農田，若上庫水位超過正常運行水位，還有可能造成和地方上的糾紛。

發(fā)電結束后，下水庫水位運行在高位區(qū)，下庫防洪壓力增大。實際運行中發(fā)現(xiàn)，若水庫有多余水量，在發(fā)電計劃未結束后，發(fā)現(xiàn)下庫水位已高，此時不得已將發(fā)電機組停機，影響發(fā)電計劃。這種情況在運行中容易忽視，需特別注意。

2）發(fā)電后期，機組帶不足負荷與運行不穩(wěn)定

發(fā)電后期，水頭低，機組帶不足負荷與運行不穩(wěn)定。以華東某廠為例，當上庫水位383 m以下繼續(xù)發(fā)電，振動、擺度明顯加大，對機組運行不利，負荷也帶不到額定值，庫水位至382.5 m時，負荷降低將接近或達2%的華東電網考核值，將被兩個細則考核；382.5 m以下繼續(xù)發(fā)電，負荷繼續(xù)降低，振動、擺度超過設置的報警值，對機組運行極為不利。

3）抽水后期，機組運行不穩(wěn)定

理論上，抽水后期，抽水水頭高，機組運行將不穩(wěn)定。機組按設計能力發(fā)電抽水，抽水后期，水頭較之以前會更高。

4）對大壩、庫岸安全運行不利

上下庫水位變幅大，且變化更為頻繁，對大壩、庫岸破壞影響加劇。2016年機組按設計能力發(fā)電抽水以來，華東某廠公司1～4月，大壩滲漏水、位移及庫岸穩(wěn)定方面未發(fā)現(xiàn)有明顯變化。5月，下庫庫岸一處山體出現(xiàn)裂縫，現(xiàn)不能完全證明是由今年以來下庫水位變幅增大引起的，但這方面可能性很大。且之后有無擴大均勢，需要觀察。

5）機組磨損大，維護壓力增大

近1年運行表明，機組運行時間長，機組磨損增大，尤其是機組發(fā)電到后期，振擺加劇，機組構件易產生松動；繼電器接點、保護及監(jiān)控等回路接線易松動，自動化元器件誤動、拒動概率增加。以華東某廠為例，自2016年按設計能力運行以來，機組缺陷比2015年增加約1倍。2016年7月后，在定檢時也發(fā)現(xiàn)，4臺機定子波紋片均開始有不程度的竄出。另一方面留給設備消缺、維護的時間相對縮小，增大了設備消缺、維護的難度。兩方面都增大了設備維護壓力。

6）影響當日發(fā)電抽水計劃完成

備用機組少或沒有，可能影響當日發(fā)電抽水計劃。2016之前，一般是2、3臺機發(fā)電或抽水，有1臺或2臺備用機組，當有機組開機不成功或運行中跳閘，可開備用機組，不影響當日抽發(fā)電計劃（96點曲線），對電網無影響。而2016年機組按設計能力發(fā)電抽水以來，備用機組少，有時要求機組滿發(fā)或滿抽，就完全沒有備用機組，當有機組開機不成功或運行中跳閘，則影響當日抽發(fā)電計劃，對電網也有影響。

7）抽水啟動可靠性降低

抽水啟動，可選用背靠背和SFC啟動方式，但最后一臺機不能用背靠背方式，只能用SFC一種方式，且啟動最后一臺機時SFC已長時間運行，SFC運行可靠性相對下降，因而最后一臺機組啟動成功率會相對比較低。

由于發(fā)電量大，上庫最低水位比以往低，3月某天凌晨，背靠背抽水調相啟動時，發(fā)生拖動機開限壓開度，被拖動機轉速達不到要求，而啟動不成功。

8）抽蓄機組電網調節(jié)作用削弱

機組按設計能力發(fā)電抽水，備用機組少，特別是機組滿發(fā)或滿抽，完全沒有備用機組，抽蓄機組充當電網事故備用的功能被削弱，滿開機發(fā)電，蓄能電廠失去了緊急發(fā)電備用功能，當電網發(fā)生大機組跳閘或區(qū)外大功率輸電線路跳閘時，蓄能電廠緊急支援功能將無法發(fā)揮作用；滿開機抽水，蓄能電廠失去緊急負荷備用功能。

9）發(fā)電抽水計劃安排困難

一是機組按設計能力發(fā)電抽水，對發(fā)電抽水計劃精度要求特別高，這方面壓力也就更大；二是計劃安排中因發(fā)電點數(shù)多，計劃緊密，曾出現(xiàn)過上午發(fā)電與下午抽水計劃之間沒有時間間隔，出現(xiàn)電站機組一邊發(fā)電狀態(tài)同時又有機組抽水調相啟動情況；三是由于運行方式變換，給日計劃96點安排造成了干擾，發(fā)電抽水點數(shù)計劃常達不到理想狀態(tài)。當運行方式變化時，計劃極易出錯。

3 問題的解決

3.1.鍵問題

對兩種運行方式存在的問題，從迫切性、當前危害性、重要性三個方面，確定三個關鍵問題：1）發(fā)電抽水計劃安排困難；2）發(fā)電后期，機組帶不足負荷與運行不穩(wěn)定;3）抽水啟動可靠性降低。

3.2.對發(fā)電抽水計劃安排困難

變更運行計劃，制定方法，制作實用、簡易的水位—點數(shù)表，可以方便、精確計算庫水位，由此合理安排抽水發(fā)電點數(shù)（計劃），很好解決了發(fā)電抽水計劃安排困難這一難題。

3.3.對“抽水啟動可靠性降低”

對于背靠背啟動時，因水頭低，拖動機開限壓開度，相應的對策是合理抬高拖動機空載開度。考慮到提高機組空載開限后，在水頭高時，機組發(fā)電開機可能過速，影響機組安全，我們采用空載開限隨水頭大小動態(tài)跟蹤的方法，即水頭低時，空載開限大，水頭高時，空載開限小。實踐表明，這一方法有效解決了背靠背啟動時，拖動機開限壓開度，機組開機不成功的問題。

為提高抽水啟動可靠性，我們加大了SFC的維護力度，加大了尾水管浮子等自動化元器件的維護力度。

3.4.對“發(fā)電后期，機組帶不足負荷與運行不穩(wěn)

定”

以華東某廠為例，采取以下措施：積極主動與調度計劃處溝通，上庫水位382.5 m以下時，該廠機組降出力運行，單機負荷280 MW，采用“總點數(shù)不變，但出力減少，運行時間增加”的做法，經過一段時間運行表明，這樣做既保證了電站機組的發(fā)電量，同時機組的振動、溫度也在合格之類及解決機組帶不到計劃負荷而被考核的問題。為不被考核和滿足機組穩(wěn)定運行，該廠2016年之前上庫最低水位為382.5 m，而2016年上庫最低運行水位378.9 m，但機組運行平衡、未被國網華東分中心考核，極大提高了機組的可用性。

4 結論

抽水蓄能電站按設計能力運行，使機組在穩(wěn)定運行、大壩安全、運行維護、計劃調度、在電網中的作用諸多方面都面臨新的問題，產生了新的困難，通過在實踐中努力，大部分問題都得到了較好解決。抽水蓄能電站按設計能力運行，作為一新生事物，運行時間不長，其中的問題，還有待在實際中暴露與發(fā)現(xiàn)，其解決方法也需在實踐中摸索。而這運行方式本身也還有很多值得探討商榷的地方。

TV743

B

1672-5387（2017）09-0070-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.024

2017-06-19

汪軍元（1975-），男，高級工程師，從事抽水蓄能電站運行、安全管理、計劃調度等工作。