峽江水電站發(fā)電調(diào)度優(yōu)化及提高機(jī)組可靠性淺析

蒙在京+蒙霓+周志勇+王曉蘭

摘 要：文章闡述了峽江水電站發(fā)電調(diào)度的優(yōu)化運(yùn)行方式、發(fā)電機(jī)組可靠性措施及取得的成果。通過文章的分析，希望能對相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：優(yōu)化運(yùn)行；發(fā)電；效益

中圖分類號：TM622 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0070-03

前言

峽江水電站位于贛江中游峽江縣老縣城（巴邱鎮(zhèn)）上游峽谷河段，距峽江老縣城巴邱鎮(zhèn)約6km，該電站裝有9臺單機(jī)40MW的燈泡貫流式機(jī)組，總裝機(jī)容量為360MW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量11.44×108kWh，電站是一座以防洪、發(fā)電、航運(yùn)為主，兼有灌溉等綜合利用功能的水利樞紐工程。本文主要是對非泄洪期如何提高興利調(diào)度效益進(jìn)行了探討分析。

1 電站慨況

峽江水利樞紐工程位于贛江中游峽江縣老縣城（巴邱鎮(zhèn)）上游峽谷河段，距峽江老縣城巴邱鎮(zhèn)約6km，是一座以防洪、發(fā)電、航運(yùn)為主，兼有灌溉等綜合利用功能的水利樞紐工程，控制流域面積約62710km2，壩址以上多年平均徑流量約517×108m3。樞紐總庫容11.87×108m3，防洪庫容6.0×108m3。因峽江水電站屬于徑流式發(fā)電，裝有9臺單機(jī)40MW的燈泡貫流式機(jī)組，轉(zhuǎn)輪直徑7.8m，世界第二；調(diào)節(jié)庫容較小，為2.14×108m3，而燈泡貫流式機(jī)組對水頭十分敏感，“以水定電”徑流式電站假如不采取較優(yōu)工況運(yùn)行，不利于電站多發(fā)電，也不利于機(jī)組的設(shè)備安全。峽江水庫汛期為4～9月，4至6月為主汛期，7至9月為后汛期，10月至次年3月為枯水期，主汛期水庫水位目前按43米控制，后汛期水庫水位按43～44米控制，枯水期正常蓄水位按46米控制。峽江水利樞紐的運(yùn)用調(diào)度方案有洪水調(diào)度和興利調(diào)度兩種運(yùn)行方式。

考慮到峽江水電站7月已進(jìn)入后汛期，基本不泄洪，所以在2016年7月1日至8月31日，峽江水電站分階段對機(jī)組運(yùn)行方案進(jìn)行了試運(yùn)行，找出最優(yōu)機(jī)組運(yùn)行方式，增加發(fā)電量，提高經(jīng)濟(jì)效益。

2 最優(yōu)機(jī)組發(fā)電方案

為了探求最優(yōu)機(jī)組發(fā)電模式，峽江水電站試運(yùn)行了三種方案：

2.1 多機(jī)組平均負(fù)荷控制水位

通過平均增加或降低所有機(jī)組負(fù)荷控制出流達(dá)到維持高水頭運(yùn)行目標(biāo)，當(dāng)機(jī)組再降負(fù)荷可能會影響機(jī)組正常工況時，減少機(jī)組運(yùn)行臺數(shù)，并保持所有機(jī)組平均負(fù)荷運(yùn)行；當(dāng)機(jī)組已經(jīng)達(dá)到最高負(fù)荷而庫水位繼續(xù)上漲時，增加機(jī)組運(yùn)行臺數(shù)，并保持所有機(jī)組平均負(fù)荷運(yùn)行。

2.2 機(jī)組滿負(fù)荷控制水位

所有機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，在入庫流量大于出庫流量，并且達(dá)到最高限制水位（如：44米）時，加開一臺機(jī)組并保持滿負(fù)荷運(yùn)行；當(dāng)庫水位下降至庫水位下限（如：43.90米）時，停運(yùn)一臺機(jī)組，其余機(jī)組繼續(xù)滿負(fù)荷運(yùn)行，直至庫水位再次上漲至最高限制水位。

2.3 單臺機(jī)組調(diào)整負(fù)荷控制水位

通過一臺機(jī)組增加或減少負(fù)荷控制出流達(dá)到維持高水頭運(yùn)行目標(biāo)（其余機(jī)組滿負(fù)荷），當(dāng)調(diào)控機(jī)組再降負(fù)荷可能會影響機(jī)組正常工況時，停運(yùn)該機(jī)組；當(dāng)調(diào)控機(jī)組已經(jīng)達(dá)到最高負(fù)荷而庫水位繼續(xù)上漲時，增加機(jī)組運(yùn)行臺數(shù)，并保持一臺機(jī)組調(diào)整負(fù)荷控制水位。

2016年7月1日至8月31日，峽江水電站分階段對三種方案進(jìn)行了試運(yùn)行，對運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行了數(shù)據(jù)采樣，實(shí)際數(shù)值采樣遵循以下原則：

（1）考慮到晚間可能未調(diào)控水位，所以取值范圍控制在每日的8-20時。

（2）考慮泄洪對水頭有影響，所以未用采泄洪前后1小時及泄洪期間的數(shù)值。

考慮數(shù)據(jù)的單樣性，所以按水頭區(qū)間進(jìn)行平均取值，分8.01-8.5米、8.51-9米、9.01-9.5米（前汛期經(jīng)常運(yùn)行的水頭區(qū)間）、9.51-10米（后汛期經(jīng)常運(yùn)行的水頭區(qū)間）、10.01-10.5米、10.51-11米、11.01-11.5米（正常蓄水位后的經(jīng)常運(yùn)行的水頭區(qū)間）七個水頭區(qū)間進(jìn)行分析對比。根據(jù)采樣結(jié)果，對三種試運(yùn)行方案的耗水率進(jìn)了對比分析，對比分析結(jié)果如表1。

通過多樣本取值比對耗水率可知：方案3更優(yōu)，方案2次之，方案1最差。

考慮到實(shí)際數(shù)據(jù)有可能偏差，又進(jìn)行了理論分析對比，數(shù)據(jù)取值為8月1日至10日實(shí)際入庫流量，水位控制按43.95米控制調(diào)算結(jié)果，對比結(jié)果如表2。

從表2可知，理論上來講多機(jī)組平均負(fù)荷控制水位運(yùn)行方案耗水率最低，但實(shí)際運(yùn)行中很難保持水位恒定不變，與實(shí)際運(yùn)行結(jié)果有所偏差。

綜上所述，實(shí)際運(yùn)行中建議采用單臺機(jī)組調(diào)整負(fù)荷控制庫水位的發(fā)電運(yùn)行方式，且易于操作。當(dāng)三臺以上機(jī)組運(yùn)行時，晚間可通過二臺機(jī)組來調(diào)節(jié)庫水位。

3 提高機(jī)組可靠性措施

根據(jù)當(dāng)前實(shí)際，為了避免單機(jī)負(fù)荷小于2萬千瓦造成的機(jī)組振動過大，為提高水能利用率，特規(guī)定開機(jī)及負(fù)荷如下表：

以此類推。

2014年8月前后，峽江水電站發(fā)生過機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)連桿折彎、脫落，造成機(jī)組事故停機(jī)動作，機(jī)組與系統(tǒng)解列的事故。為了避免機(jī)組振動過大，提高機(jī)組可靠性，采取的措施有：（1）根據(jù)來水量和水位控制要求，及時開停機(jī)和調(diào)整負(fù)荷；（2）對照機(jī)組N-H-Q曲線及時調(diào)整調(diào)速器的設(shè)定機(jī)組水頭，保持高水頭運(yùn)行，調(diào)整槳葉、導(dǎo)葉開度使機(jī)組在協(xié)聯(lián)關(guān)系最優(yōu)及高效率區(qū)運(yùn)行；（3）調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷，單機(jī)負(fù)荷不小于2萬千瓦，避免機(jī)組振動過大；及時清除壩前攔污柵漂浮物，減小攔污柵前后壓差，減少水力因素產(chǎn)生的機(jī)組振動；（4）加強(qiáng)繼電保護(hù)的配置、檢測與運(yùn)行維護(hù)，重抓整定計(jì)算，充分發(fā)揮繼電保護(hù)裝置的告警功能、隔斷功能和控制功能，提高繼電保護(hù)的可靠性；（5）兩臺機(jī)組及以上，合理開啟不同類型的機(jī)組，并保證13.8KVⅠ、Ⅲ段母線有運(yùn)行機(jī)組（三機(jī)一變），以保證廠用電可靠性，降低主變空載損耗。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

峽江電站從2016年9月1日開始即按方案3的方式運(yùn)行。下面按11.01-11.5米（正常蓄水位后的經(jīng)常運(yùn)行的水頭區(qū)間）的耗水率來分析9、10月份增發(fā)的電量。

方案2與方案3的耗水率差值為：36.96-35.69=1.27

峽江電站2016年9、10月實(shí)際發(fā)電量分別為7515萬kWh、9434萬kWh，則9-10月增發(fā)的電量為：（7515+9434）×1.27/35.69=603（萬度），增加發(fā)電效益為：603×0.42元/度=253（萬元）。

如果按2016年發(fā)電量10.36億計(jì)算，扣除4-6月洪水期發(fā)電量19473kWh，則全年增發(fā)電量為：（103600-19473）×1.27/35.69=2994萬度，增加發(fā)電效益：2994×0.42元/度=1258萬元。增發(fā)效益顯著。

5 結(jié)束語

峽江電廠通過對發(fā)電機(jī)組的最優(yōu)運(yùn)行方式探求，并在實(shí)際中積極應(yīng)用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，對其他同類型的徑流式電站有一定的借鑒作用。燈泡貫流式機(jī)組，具有適用水頭低、過機(jī)流量大以及效率高等特點(diǎn)，廣泛用于開發(fā)低水頭水力資源。但由于機(jī)組轉(zhuǎn)動慣量小，使得機(jī)組慣性比率（Ri）Tw/Ta值較大，相應(yīng)水輪機(jī)水力振動對其影響也較大。峽江水電站通過合理調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷，及時清除壩前攔污柵漂浮物，減少了水力因素產(chǎn)生的機(jī)組振動；通過提高開機(jī)成功率，減少機(jī)組空轉(zhuǎn)、空載時間（從機(jī)組投產(chǎn)初期的10-30分鐘開機(jī)時間縮短到現(xiàn)在的5分鐘以內(nèi)），提高了機(jī)組的可靠性和電站的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

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