桑墟水電站發(fā)電效率影響因素及控制分析

林其軍 曹 杰

(1.江蘇省淮沭新河管理處， 江蘇 淮安 223005；2.江蘇省水文水資源勘測(cè)局淮安分局， 江蘇 淮安 223005)

桑墟水電站發(fā)電效率影響因素及控制分析

林其軍1曹 杰2

(1.江蘇省淮沭新河管理處， 江蘇 淮安 223005；2.江蘇省水文水資源勘測(cè)局淮安分局， 江蘇 淮安 223005)

水電站在實(shí)際運(yùn)行中往往因各種因素而影響發(fā)電效益和發(fā)電收入，本文對(duì)影響桑墟水電站發(fā)電效率的因素進(jìn)行查找和分析，并針對(duì)影響發(fā)電效益的諸多因素提出幾點(diǎn)建議，以便在日常運(yùn)行管理中提高機(jī)組效率，增加發(fā)電效益和發(fā)電收入。

水電站； 效率； 影響因素； 建議

1 工程概況

桑墟水電站位于宿遷市沭陽(yáng)縣桑墟鎮(zhèn)薔薇河村與連云港市東?？h房山鎮(zhèn)吳場(chǎng)村交界，地處沭新河尾閭，上游連接沭新南干渠，下游為薔薇河。共安裝有5臺(tái)葉輪直徑1.00m的立式軸流水輪機(jī)(ZDT03—LM—100),單機(jī)額定流量5m3/s，配套單機(jī)額定功率125kW的同步發(fā)電機(jī)(SF125—20/990—W)，總裝機(jī)容量為625kW。

桑墟水電站的并網(wǎng)發(fā)電，一定程度上減輕了地方電網(wǎng)的供電壓力，但機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中往往因?yàn)楦鞣N因素影響無(wú)法達(dá)到最大出力，為此尋找影響機(jī)組出力的原因并解決，使其盡可能將發(fā)電效益最大化是當(dāng)前非常迫切的任務(wù)，本文就影響發(fā)電效率的因素進(jìn)行詳細(xì)分析，提出幾點(diǎn)提高發(fā)電效益的建議。

2 影響因素及控制分析

2.1 水情因素對(duì)發(fā)電效率的影響

水電站是利用水能資源進(jìn)行發(fā)電，出力和發(fā)電量是水電站的兩項(xiàng)動(dòng)能指標(biāo)。在出力計(jì)算中，上下游水位是一項(xiàng)重要參數(shù)，而上下游水位是隨著水情變化而不斷變化的，因此分析水情因素對(duì)發(fā)電效率的影響非常必要。

2.1.1 上游水位對(duì)機(jī)組發(fā)電效率的影響

選取2015—2016年部分實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在同等水位差時(shí)，分析上游水位對(duì)發(fā)電效率的影響，見表1。

表1 上游水位與發(fā)電效率關(guān)系

如表1所示，將序號(hào)1～4、序號(hào)5～7分為兩組，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)上下游水位差基本相同時(shí)，上游水位越高，機(jī)組發(fā)電效率則越高，因此在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中保證足夠的上游水位對(duì)機(jī)組發(fā)電效率有著重要影響。

2.1.2 上下游水位差對(duì)機(jī)組發(fā)電效率的影響

選取2015—2016年部分實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在同等上游水位時(shí)，分析上下游水位差對(duì)發(fā)電效率的影響，見表2。

表2 上下游水位差與發(fā)電效率關(guān)系

如表2所示，將序號(hào)1～2、序號(hào)3～4、序號(hào)5～6、序號(hào)7～8、序號(hào)9～10分為5組，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)上游水位基本相同時(shí)，上下游水位差越大，機(jī)組發(fā)電效率越高，因此在實(shí)際運(yùn)行中合理調(diào)配水位組合保證足夠的水位差對(duì)機(jī)組發(fā)電效率有著重要影響。

由表2上游水位及上下游水位差對(duì)機(jī)組發(fā)電效率影響的分析，理論上可以通過(guò)調(diào)節(jié)沭新河渠首控制工程沭新閘達(dá)到調(diào)節(jié)目的，但在實(shí)際工作中，工程運(yùn)用需要上級(jí)防汛調(diào)度部門統(tǒng)一調(diào)度，并不能按照發(fā)電需要隨時(shí)自行調(diào)節(jié)沭新閘控制下泄水量，抬高上游發(fā)電水頭。

2.1.3 自然因素影響

上游來(lái)水多少及年內(nèi)分配對(duì)電站的發(fā)電效益影響較大，枯水年份須優(yōu)先滿足生產(chǎn)生活及灌溉用水，發(fā)電天數(shù)和發(fā)電效率均受較大影響。而在豐水年份，由于泄洪和排澇影響，使得下游水位偏高，上下游水位差偏小，低水頭運(yùn)行使得發(fā)電效率受到影響。

2.2 周邊工程運(yùn)行對(duì)機(jī)組發(fā)電效率的影響

桑墟水電站周邊主要有沭新退水閘、薔薇河地涵各一座，工程相對(duì)位置關(guān)系見右圖。選取2015—2016年部分實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分析周邊工程運(yùn)行時(shí)對(duì)發(fā)電效率的影響，見表3。

桑墟水電站與周邊工程位置圖

表3 周邊工程運(yùn)行與發(fā)電效率關(guān)系

如表3所示，將序號(hào)1～5、序號(hào)6～10分為兩組，一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)薔薇河地涵、沭新退水閘的開啟高度和流量增加時(shí)，桑墟水電站上游水位隨之受到影響，從而導(dǎo)致機(jī)組發(fā)電效率降低，因此在實(shí)際運(yùn)行中，在不考慮上游渠首沭新閘來(lái)水補(bǔ)充的前提下，薔薇河地涵和沭新退水閘的運(yùn)行對(duì)于機(jī)組發(fā)電有著一定的影響。

沭新退水閘用于排泄上游區(qū)間澇水，只有當(dāng)區(qū)間水量過(guò)大時(shí)才會(huì)開閘運(yùn)行，一般情況下都是優(yōu)先滿足桑墟水電站發(fā)電。但是薔薇河地涵則是常年開啟以用于下游地區(qū)生產(chǎn)生活用水，水量較豐時(shí)，兩者之間矛盾不明顯，但當(dāng)水量較枯或者大用水期間，必須優(yōu)先滿足薔薇河地涵送水需要，大大影響了桑墟水電站發(fā)電效益，甚至停機(jī)。實(shí)際工作中，避開薔薇河地涵，另外探索一條可行的送水通道滿足下游地區(qū)生產(chǎn)生活用水，可以提高桑墟水電站發(fā)電效益。

2.3 清污對(duì)發(fā)電效率的影響

電站運(yùn)行過(guò)程中，順?biāo)鞣较蝻h來(lái)的雜物如果進(jìn)入機(jī)組，將會(huì)影響發(fā)電效率甚至機(jī)組安全，因此在上游設(shè)置攔污柵用于攔截雜物。攔截住的雜物需要人工清理，平均每天需清理2次，為確保安全，清理前需停機(jī)，發(fā)電時(shí)長(zhǎng)減少?gòu)亩绊懓l(fā)電效率。

為徹底解決人工清污對(duì)發(fā)電效率的影響，目前新增了5臺(tái)回旋式清污機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是具有很強(qiáng)的清污能力，可連續(xù)地進(jìn)行機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，不需要停機(jī)即可運(yùn)行，提高了清污能力，增加了發(fā)電量。

2.4 水流流態(tài)及機(jī)組自身對(duì)發(fā)電效率的影響

從表1、表2、表3可以看出，在同等情況下，3號(hào)、4號(hào)機(jī)組發(fā)電效率較好，1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)機(jī)組則相對(duì)差一些。在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象與進(jìn)水口水流流態(tài)及機(jī)組自身安裝存在一定關(guān)系。

桑墟水電站進(jìn)水口屬于開敞式進(jìn)水口，即進(jìn)水流道有自由水面，且水面以上凈空與外界空氣保持貫通。由于受地理因素影響，進(jìn)水口兩邊為圓弧形，流速不均勻，存在偏流現(xiàn)象，因此造成兩端的1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)機(jī)組的發(fā)電效率相對(duì)較差，而3號(hào)、4號(hào)機(jī)組處于中間，流態(tài)較好，發(fā)電效率則較高。

另外，由于機(jī)組安裝原因，1號(hào)、2號(hào)機(jī)組導(dǎo)葉不能完全開到位，導(dǎo)葉開度不足，從而影響機(jī)組效率。

3 提高發(fā)電效益的幾點(diǎn)建議

3.1 提升服務(wù)水利經(jīng)濟(jì)的水平

水能資源是一種經(jīng)濟(jì)、清潔的綠色能源，是非常寶貴的自然資源，充分利用水能資源發(fā)展水電事業(yè)是提升水利經(jīng)濟(jì)的重要途徑。在做好防汛防旱中心任務(wù)的前提下，應(yīng)當(dāng)重視發(fā)展水利經(jīng)濟(jì)，切實(shí)關(guān)心支持發(fā)展小水電。為提高水電站發(fā)電效益，提升服務(wù)水利經(jīng)濟(jì)的水平，在日常工作中，各部門之間應(yīng)積極配合，正確處理好防洪排澇、生產(chǎn)生活用水、灌溉用水和發(fā)電用水之間的矛盾，減少水資源浪費(fèi)，充分利用水能資源，提高發(fā)電效益和發(fā)電收入。

3.2 協(xié)調(diào)調(diào)度，合理優(yōu)化發(fā)電水位

當(dāng)前，工程的調(diào)度運(yùn)行需要上級(jí)防汛調(diào)度部門統(tǒng)一下達(dá)指令，為合理調(diào)配發(fā)電水位，保證高效發(fā)電，在日常工作中，一方面應(yīng)加強(qiáng)與上級(jí)防汛調(diào)度部門之間的聯(lián)系，根據(jù)發(fā)電需要和當(dāng)時(shí)水情情況，向上級(jí)防汛調(diào)度部門提出合理建議，上級(jí)防汛調(diào)度部門研究后，認(rèn)為建議可行會(huì)下達(dá)調(diào)度指令，統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度上下游及周邊工程，保證電站發(fā)電水位和水頭。另一方面，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行管理，根據(jù)日常數(shù)據(jù)記錄分析整理出機(jī)組的運(yùn)行狀況和保證高效發(fā)電效益的上下游水位及水頭，用于日常開機(jī)發(fā)電期間，盡可能調(diào)整水位關(guān)系至最佳組合狀態(tài)，從而增加機(jī)組出力，提高發(fā)電效益。

3.3 研究實(shí)踐，探索新的供水模式

桑墟水電站、薔薇河地涵和沭新退水閘三座工程組成一個(gè)小型水利樞紐，用于向下游地區(qū)輸送生產(chǎn)生活和灌溉用水等。目前的供水模式是通過(guò)薔薇河地涵送水進(jìn)入沭新北干渠以滿足城鄉(xiāng)生活用水，這種模式優(yōu)先保證的是通過(guò)薔薇河地涵的水量，因此在用水矛盾突出時(shí)桑墟水電站的發(fā)電天數(shù)和發(fā)電效率明顯受到影響。實(shí)際工作中，通過(guò)多方協(xié)調(diào)努力，可對(duì)通過(guò)桑墟水電站送水進(jìn)入薔薇河的可行性進(jìn)行研究實(shí)踐，如果可行，則會(huì)優(yōu)先保證通過(guò)桑墟水電站的水量以滿足下游地區(qū)需要，這樣既能解決下游地區(qū)的用水需求，又能保證桑墟水電站的發(fā)電天數(shù)和發(fā)電效率，全面提高發(fā)電效益，增加發(fā)電收入。

3.4 關(guān)注水情，爭(zhēng)取工作主動(dòng)性

水情因素是影響發(fā)電效益的重要因素，但這往往受自然條件影響，為充分利用水能資源，保證發(fā)電效益，在日常工作中應(yīng)密切關(guān)注上下游水情信息，選擇恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)做好機(jī)組的維護(hù)保養(yǎng)和發(fā)電準(zhǔn)備工作，從而爭(zhēng)取工作主動(dòng)性，提高發(fā)電效益。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，影響桑墟水電站發(fā)電效益的因素不僅存在外因，也存在內(nèi)因，內(nèi)因暫時(shí)無(wú)法改變，只能在今后選擇恰當(dāng)時(shí)機(jī)對(duì)機(jī)組進(jìn)行改造，外因則可在工作中通過(guò)多方努力進(jìn)行弱化，盡可能減少外在因素對(duì)發(fā)電效率的影響，最大程度提高發(fā)電效益。在日常運(yùn)行管理中，一方面要做好設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，使機(jī)組能夠在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，另一方面要及時(shí)掌握水情信息，和上級(jí)防汛調(diào)度部門加強(qiáng)聯(lián)系，優(yōu)化水位組合，抓住機(jī)遇，搶發(fā)電、多發(fā)電，從而提高機(jī)組效率，增加發(fā)電效益和發(fā)電收入。

Analysis on factors affecting power generation efficiency in Sangxu Hydropower Station and control thereof

LIN Qijun1, CAO Jie2

(1.JiangsuHuaishuxinRiverAdministration,Huai’an223005,China; 2.JiangsuHydrologyandWaterResourcesSurveyBureauHuai’anBranch,Huai’an223005,China)

Power generation efficiency and power generation income of hydropower station are always affected various factors in actual operation.In the paper, factors affecting power generation efficiency in Sangxu Hydropower Station are discovered and analyzed.Several suggestions are proposed aiming at many factors affecting power generation efficiency, thereby improving unit efficiency in daily operation and management, increasing power generation benefits and power generation income.

hydropower station; efficiency; influence factors; suggestions

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2017.05.017

TV734

A

1005-4774(2017)05-0064-04