淺析洪江水電廠降低綜合廠用電率的控制措施

陳 超

（五凌電力有限公司洪江水電廠，湖南 洪江 418200）

1 引言

洪江水電廠位于湖南省懷化市洪江區(qū)沅水干流上，工程以發(fā)電為主，兼有航運(yùn)、灌溉、供水等綜合利用效益。電廠安裝有6 臺(tái)燈泡貫流式水力發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量270 MW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量為10.17 億kW·h，為國(guó)內(nèi)運(yùn)行水頭最高的燈泡貫流式機(jī)組。自投產(chǎn)以來(lái)，源源不斷為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展輸送綠色能源。

目前我國(guó)能源結(jié)構(gòu)仍以煤炭、石油等化石能源為主，大量的化石能源消耗造成環(huán)保問(wèn)題日益突出。而水電為清潔綠色能源，因此，降低水電廠綜合廠用電率，提高上網(wǎng)電量，對(duì)于減少碳排放，緩解當(dāng)下的生態(tài)環(huán)境壓力具有重要意義。

2 水電廠綜合廠用電率分析

2.1 綜合廠用電率的概念

綜合廠用電率是發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程中綜合廠用電量與發(fā)電量的比值，綜合廠用電量是廠用電量與主設(shè)備損耗電量之和，即發(fā)電量與上網(wǎng)電量之差。水電廠綜合廠用電率采用下列公式計(jì)算：

式中，K為水電站綜合廠用電率；W綜合廠用電量為水電站某一周期內(nèi)綜合廠用電量之和；W發(fā)電量為水電站某一周期內(nèi)發(fā)電量之和。水電站綜合廠用電量主要由廠用電量和主設(shè)備損耗電量組成。

2.2 綜合廠用電率分析

綜合廠用電率是發(fā)電企業(yè)核算成本及衡量節(jié)能降耗的重要指標(biāo)，直接影響電廠的效益。從綜合廠用電率的計(jì)算公式可知，其影響因素是發(fā)電量和綜合廠用電量，其中的綜合廠用電量由主設(shè)備損耗電量和廠用電量組成，對(duì)洪江水電廠而言，主設(shè)備損耗電量包括主變耗電量、隔離變耗電量、母線損耗電量等，廠用電量包括機(jī)組自用電、廠內(nèi)負(fù)荷耗電量、生活區(qū)耗電量等。下面以洪江水電廠2013～2017 年電量數(shù)據(jù)（如表1）作為依據(jù)，分析綜合廠用電率的影響因素。

表1 洪江水電廠電量數(shù)據(jù)

一方面，由表1 中綜合廠用電率與發(fā)電量的數(shù)據(jù)對(duì)比可知，發(fā)電量增加，綜合廠用電率下降明顯。原因分析如下：由于主設(shè)備的損耗電量只要設(shè)備運(yùn)行就存在(包括電容效應(yīng)、渦流損耗、銅損等)，且與發(fā)電量基本成正比關(guān)系，比值恒定在0.67%左右，故綜合廠用電率主要由廠用電率決定。燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組相較立式機(jī)組，增加了軸流風(fēng)機(jī)、循環(huán)冷卻水泵、粉塵吸收裝置等諸多輔機(jī)設(shè)備，機(jī)組自用電占廠用電量的絕大部分，而生活區(qū)、廠房公用設(shè)備等其他小部分用電量基本保持穩(wěn)定，因此廠用電量的變化主要受機(jī)組自用電量影響。由數(shù)學(xué)公式可知，機(jī)組運(yùn)行時(shí)消耗自用電，發(fā)電量越大，機(jī)組自用電占發(fā)電量的比率就減小，廠用電率、綜合廠用電率從而都顯著降低。

另一方面，由于廠用電量和主設(shè)備損耗電量各占綜合廠用電量的50%左右，因此可以通過(guò)降低主設(shè)備損耗與廠用電量?jī)蓚€(gè)方面來(lái)控制綜合廠用電量。

綜上分析，降低綜合廠用電率的關(guān)鍵就是要優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式，提高機(jī)組的負(fù)荷率，增加發(fā)電量；同時(shí)深挖節(jié)能降耗，降低主設(shè)備損耗和廠用電量。

3 降低綜合廠用電率的措施

3.1 優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式，增加發(fā)電量的措施

降低綜合廠用電率最根本、最有效的辦法就是通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行方式，提高負(fù)荷率，增加發(fā)電量，在廠用電量不變的情況下，發(fā)電量越多，綜合廠用電率自然就下降。

（1）提高水能利用率：汛期做好水情測(cè)報(bào)工作，根據(jù)上游雨水情合理安排水庫(kù)運(yùn)行方式，及時(shí)騰空庫(kù)容，攔截洪尾，優(yōu)化水庫(kù)調(diào)度，在確保安全度汛前提下，力爭(zhēng)多發(fā)電、盡量減少棄水損失電量；枯水期應(yīng)盡量提高運(yùn)行水頭，減少發(fā)電耗水率，增加發(fā)電量。

（2）提高機(jī)組效率:根據(jù)《水輪機(jī)運(yùn)行特性曲線》和《發(fā)電機(jī)效率曲線》，運(yùn)行中要求電站運(yùn)行人員在不同水頭下調(diào)整導(dǎo)葉開度，避開振動(dòng)區(qū)，使機(jī)組在最優(yōu)工況下運(yùn)行，提高機(jī)組發(fā)電量。

（3）提高負(fù)荷率：多機(jī)組帶低負(fù)荷旋轉(zhuǎn)備用時(shí)，負(fù)荷率低，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致滲漏排水泵、高壓氣機(jī)等輔助設(shè)備運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)而增加廠用電量。因此，應(yīng)及時(shí)向調(diào)度申請(qǐng)，或多帶負(fù)荷增加發(fā)電量，或停機(jī)減少?gòu)S用電量，盡量縮短機(jī)組旋轉(zhuǎn)備用時(shí)間。

（4）提高等效可用系數(shù)：合理安排機(jī)組檢修計(jì)劃，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，保證其可靠穩(wěn)定運(yùn)行，減少非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，從而提高發(fā)電利用小時(shí)，確保有水就能發(fā)電。

3.2 節(jié)能降耗措施

（1）加強(qiáng)巡視，及時(shí)處理設(shè)備缺陷

燈泡貫流式機(jī)組輔機(jī)設(shè)備和廠內(nèi)其他輔助系統(tǒng)設(shè)備較多，包括機(jī)組軸流風(fēng)機(jī)，調(diào)速器壓力油泵，機(jī)組軸承油泵、冷卻水泵，主變冷卻器，高、低壓氣機(jī)，檢修、滲漏排水泵等等。由于其長(zhǎng)期運(yùn)行或經(jīng)常啟停，消耗了大量廠用電量。而設(shè)備缺陷往往造成廠用電量增加，如:主軸密封漏水往往會(huì)引起滲漏排水泵啟動(dòng)次數(shù)的增加；進(jìn)、尾水流道排水閥漏水造成檢修排水泵啟動(dòng)次數(shù)增加；因此，管路出現(xiàn)漏水，漏油及漏氣情況應(yīng)及時(shí)處理，杜絕“三漏” 現(xiàn)象。要通過(guò)定期巡檢和設(shè)備健康分析，及時(shí)排查設(shè)備隱患、消除設(shè)備缺陷。例如，洪江水電廠機(jī)組調(diào)速器壓油系統(tǒng)配備2 臺(tái)油泵，輪換交替運(yùn)行。2017 年，電廠運(yùn)行人員通過(guò)上位機(jī)查盤及時(shí)發(fā)現(xiàn)1 號(hào)機(jī)調(diào)速器油泵啟動(dòng)間隔縮短至20 min 以下，第一時(shí)間通知專業(yè)人員檢查處理，經(jīng)過(guò)診斷分析，發(fā)現(xiàn)調(diào)速器內(nèi)部程序存在問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化完善程序，油泵啟動(dòng)間隔延長(zhǎng)至3 h，極大減少了油泵啟動(dòng)次數(shù)、降低了廠用耗電量。

（2）優(yōu)化負(fù)荷管理，降低主設(shè)備損耗

電能在各主設(shè)備中的損耗與電流的平方成正比。根據(jù)《同步發(fā)電機(jī)U 型曲線》，輸出有功功率恒定時(shí)，當(dāng)cosφ=1 時(shí)，輸出電流最小，可以降低發(fā)電機(jī)損耗。因此，在保證安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，應(yīng)盡可能少發(fā)無(wú)功，以提高功率因素和發(fā)電機(jī)效率，降低損耗；同時(shí)盡量均勻分配3 臺(tái)主變所帶負(fù)荷以降低主變銅損。

（3）實(shí)施廠用設(shè)備季節(jié)性閉環(huán)管理

根據(jù)季節(jié)變化，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行特性和環(huán)境要求，改變?cè)O(shè)備運(yùn)行方式，從而達(dá)到節(jié)約廠用電的目的。例如，機(jī)旁小室空調(diào)在冬季室溫高于28℃和夏季時(shí)投入，直流盤室、線路保護(hù)室等設(shè)備間空調(diào)夏季投入、冬季退出；壩頂照明燈投入時(shí)間根據(jù)季節(jié)進(jìn)行調(diào)整等措施。

（4）加強(qiáng)創(chuàng)新，積極進(jìn)行技術(shù)改造

采用新技術(shù)和新設(shè)備，大力推進(jìn)技術(shù)升級(jí)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。例如，照明系統(tǒng)采用LED 節(jié)能光源逐步淘汰普通照明燈管，合理選擇照明方式，樓梯廊道、廁所可采用聲光控開關(guān)，白天盡可能采用日光照明，夜晚照明光源可以部分投入，突出重點(diǎn)區(qū)域。主廠房及下游副廠房夜晚照明可以間隔投入光源，不必全部投入。

3.3 加強(qiáng)宣傳引導(dǎo)，提高員工節(jié)能意識(shí)

日常生活工作中，一些員工節(jié)約用電意識(shí)不強(qiáng)，不注意自身行為，看似不起眼的微小動(dòng)作，日積月累下來(lái)也會(huì)產(chǎn)生巨大浪費(fèi)、造成廠用電量的增加。特別是生活區(qū)用電，不時(shí)存在人員離開宿舍時(shí)空調(diào)、熱水器、電視等電器不關(guān)，長(zhǎng)期休假未斷開室內(nèi)電源斷路器等現(xiàn)象，既造成了廠用電的浪費(fèi)，又埋下了消防安全隱患。國(guó)家積極倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，因此，電廠應(yīng)定期開展節(jié)能宣傳教育活動(dòng)，提高員工節(jié)能意識(shí)，使員工在工作生活中樹立“節(jié)約用電，人人有責(zé)”的觀念，養(yǎng)成“隨手關(guān)燈”、“人走電斷”等良好習(xí)慣。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，國(guó)家正持續(xù)推進(jìn)綠色發(fā)展戰(zhàn)略，清潔能源需求不斷加大，對(duì)水電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提出了更高的要求。近年來(lái)，電廠積極采取上述措施、挖潛增效，年發(fā)電量屢創(chuàng)新高、綜合廠用電率持續(xù)優(yōu)化，同時(shí)也保持了長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行的記錄。既提高了企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益，也產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益，服務(wù)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。