匯能三座電站集控運(yùn)行模式下帶來的經(jīng)濟(jì)效益分析

【關(guān)鍵詞】水電站；電站集控運(yùn)行；經(jīng)濟(jì)效益

一、匯能三座電站集控運(yùn)行的背景

（一）電站概況

三座電站位于白龍江上游迭部縣境內(nèi)，多兒水電站位于白龍江支流的多兒河上，花園水電站、水泊峽水電站處于白龍江干流。目前花園水電站和水泊峽水電站參加現(xiàn)貨交易。

（二）多兒水電站

多兒水電站水庫位于甘肅省迭部縣境內(nèi)的多兒河與阿夏河交匯口，地理位置東經(jīng)103°28′-104°9′，北緯33°40′-33°56′。下距花園水電站水庫9km，下游約110km有舟曲縣城。多年平均入庫流量為13.8m3/s，多年入庫平均總水量約為4.35億m3。水庫在正常蓄水位1986.0m高程時(shí)，水庫面積為0.43km2，庫長約3km。正常蓄水位1986m，總庫容924.8萬m3，電站設(shè)計(jì)引用流量25.7 m3/s，最大發(fā)電水頭155.1 m，最小發(fā)電水頭129.9 m，設(shè)計(jì)水頭148 m。電站裝機(jī)3×10MW+1×2MW，年設(shè)計(jì)發(fā)電量1.35億kW·h，壩址以上流域面積1040km2，多年平均流量13.8m3/s，年利用小時(shí)數(shù)為4504h。

（三）花園水電站

花園水電站工程位于甘肅省迭部縣花園鄉(xiāng)東約0.3km的益高村附近，是嘉陵江上游最大支流白龍江尼什峽至沙川壩河段的第6個(gè)梯級(jí)水電站，壩址距上游多兒水電站和下游水泊峽水電站分別約6km和12km。水庫正常蓄水位1835.00m，壩頂高程1838.00m，最大壩高57m，電站設(shè)計(jì)水頭59m，引水發(fā)電流量115.5m3/s，電站總裝機(jī)容量60MW，多年平均發(fā)電量2.47億kW.h，年利用小時(shí)數(shù)4118h。

（四）水泊峽水電站

水泊峽水電站位于甘肅省迭部縣下游約84km，是白龍江尼什峽至沙川壩河段階梯開發(fā)規(guī)劃的第7個(gè)階梯水電站，壩址位于甘肅省迭部縣水泊峽鄉(xiāng)的水泊溝村，距上游花園水電站壩址約9km，距下游代古寺水電站壩址約11km。電站水庫正常蓄水位1770m，總庫容301萬m3，最大壩高36m，設(shè)計(jì)水頭56m，設(shè)計(jì)引用流量118.2 m3/s，電站總裝機(jī)容量57MW，多年平均發(fā)電量2.288億kWh，年利用小時(shí)數(shù)4014小時(shí)。

二、集控運(yùn)行的必要性

匯能水電三座電站沿白龍江流域梯級(jí)分布，梯級(jí)流域水電廠集中控制運(yùn)行管理是指通過設(shè)立的集控中心，對(duì)分散在流域上下游的各梯級(jí)水電站進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)度、控制、管理，促進(jìn)梯級(jí)水電廠運(yùn)行管理效率的提升。集控運(yùn)行前，各電站獨(dú)立運(yùn)行，不能充分發(fā)揮上下游水庫之間水文補(bǔ)償作用、庫容補(bǔ)償作用及電力補(bǔ)償作用。集控后三座電站水庫調(diào)節(jié)，負(fù)荷分配都能夠統(tǒng)一控制、集中優(yōu)化，提高水量利用率，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。再加上三座電站梯級(jí)分布，具備集控運(yùn)行管理的地理?xiàng)l件，集控運(yùn)行成本相對(duì)較低[1]。

集控運(yùn)行管理的優(yōu)勢一是上下游電站之間信息通暢、聯(lián)系緊密，集控室對(duì)各電站設(shè)備狀況清晰，能更好地分配負(fù)荷，獲得更高的發(fā)電效益，二是利用各水庫的不同水文與庫容特性，提高水庫聯(lián)調(diào)能力，充分發(fā)揮水資源的綜合利用效益；三是集控運(yùn)行模式的實(shí)施，對(duì)安全運(yùn)行、防汛防災(zāi)、車輛調(diào)度等應(yīng)急處置能夠統(tǒng)一調(diào)度，高效處置；四是借助最上游多兒水電站大壩的調(diào)節(jié)能力，對(duì)花園及水泊峽水電站進(jìn)行入庫調(diào)節(jié)，高電價(jià)多發(fā)，低電價(jià)少發(fā)，從而提高現(xiàn)貨市場收益。五是集控運(yùn)行節(jié)約的人力資源可以更好地補(bǔ)充到其他未集控的電站[2]。

三、集控運(yùn)行提高效益的主要做法

（一）水庫聯(lián)調(diào)與現(xiàn)貨交易相結(jié)合

水電站參與的現(xiàn)貨交易市場有中長期市場，日前市場，實(shí)時(shí)市場。現(xiàn)以匯能三座電站為例，闡述水庫聯(lián)調(diào)給現(xiàn)貨交易帶來的收益。例如：2023年9月20日，多兒水電站來水流量為10m3/s，水位1985.5m，多兒可以調(diào)節(jié)庫容110萬m3；花園水位入庫流量60m3/s，水位1834m。預(yù)計(jì)9月23日花園水電站發(fā)電量75萬kW.h，水泊峽水電站發(fā)電量72萬kW.h，假設(shè)新能源發(fā)電曲線近期穩(wěn)定。9月20日申報(bào)花園和水泊峽水電站23日的日前電量50萬kW.h，則有25萬kW.h電量參與23日實(shí)時(shí)市場。從20日開始，可以在高電價(jià)區(qū)間多發(fā)電，提高正現(xiàn)貨收益，適當(dāng)降低花園大壩水位，水泊峽水電站隨花園一起調(diào)節(jié)，時(shí)刻保持高水位，既不損失水頭，又不影響現(xiàn)貨市場交易。等23日，假如花園上游來水減少，發(fā)電量達(dá)不到75萬kW.h，可以開啟多兒水電站備用機(jī)組，降低多兒水位，用多兒水電站的110萬m3可調(diào)節(jié)庫容補(bǔ)充花園水電站入庫流量不足，從而減少花園和水泊峽水電站的負(fù)現(xiàn)貨。如此，既保證了花園9月20日到23日的高電價(jià)區(qū)間高負(fù)荷發(fā)電，又保證了9月23日的日前電量與實(shí)時(shí)電量，減少出現(xiàn)負(fù)現(xiàn)貨，增加了正現(xiàn)貨交易收益。充分利用水庫聯(lián)調(diào)的優(yōu)勢，增加電力市場現(xiàn)貨收益，更加突出了集控運(yùn)行的優(yōu)勢。

（二）水庫聯(lián)調(diào)汛期減少棄水損失

花園水電站Q≤79m3/s時(shí)、79＜Q≤118.5m3/s時(shí)，按照水庫運(yùn)行規(guī)定保持庫區(qū)水位，如果出現(xiàn)暴雨預(yù)警時(shí)，提前降低多兒水電站樞紐水位、騰出有效庫容。通過開啟花園水電站備用機(jī)組及停止多兒水電站機(jī)組來實(shí)現(xiàn)有效調(diào)節(jié)。

降雨量達(dá)到50mm 以上，暴雨藍(lán)色預(yù)警（12小時(shí)內(nèi)達(dá)到50mm），多兒水電站樞紐水位降至1984m以下，花園樞紐水位控制在1834.5m以下，水泊峽水位控制在1770m以下。暴雨黃色預(yù)警（6小時(shí)內(nèi)達(dá)到50mm），多兒水電站樞紐水位降至1983m以下，花園樞紐水位控制在1834m以下，水泊峽水位控制在1769.6m以下。暴雨橙色預(yù)警（3小時(shí)內(nèi)達(dá)到50mm），多兒水電站樞紐水位降至1983m（1983以下生態(tài)虹吸管抽不上水）以下，花園樞紐水位控制在1833m以下，水泊峽水位控制在1769.3m以下。

當(dāng)花園水電站Q＞177.8m3/s時(shí)，依照防汛預(yù)案展開花園水電站、水泊峽水電站防汛及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作。

（三）水庫聯(lián)調(diào)提高水量利用率、降低耗水率

匯能三座水電站，通過控制上游多兒水電站出庫，同時(shí)調(diào)整下游花園、水泊峽電站大壩水位在較高水位運(yùn)行的原則，長期保持下游電站高水頭運(yùn)行。并通過預(yù)測來水，準(zhǔn)確掌握上游多兒水電站和花園水電站來水；在正常天氣情況下，花園水電站的入庫流量主要來自上游九龍峽水電站及多兒水電站的出庫；水泊峽水電站的入庫即花園的出庫，集控室可以做到準(zhǔn)確掌握，及時(shí)調(diào)整，提高三座電站水量利用率。

四、優(yōu)化運(yùn)行方式對(duì)集控運(yùn)行收益提高的效果顯著

（一）優(yōu)化運(yùn)行方式提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性

水電站的集控運(yùn)行需要大量的高科技設(shè)備，如液位傳感器、雷達(dá)水位計(jì)、各種電磁閥、遠(yuǎn)動(dòng)通訊裝置、電接點(diǎn)壓力表等，這些設(shè)備非常精密敏感，很有可能因?yàn)閮?nèi)外部溫度氣壓等環(huán)境因素的改變而影響到自身的精度，所以應(yīng)當(dāng)明確這些設(shè)備的使用環(huán)境條件，和廠家及技術(shù)人員共同制定相關(guān)使用參考，達(dá)到電站之間集控運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)，滿足環(huán)境與技術(shù)等各方面的要求。設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，直接關(guān)系著電站的發(fā)電效益，也關(guān)系著下網(wǎng)電量的增減，各水電站控制系統(tǒng)的硬件水平、通信能力和計(jì)算機(jī)遙控能力是集控運(yùn)行技術(shù)的關(guān)鍵內(nèi)核。因此，針對(duì)每一個(gè)設(shè)備制定相應(yīng)的運(yùn)行規(guī)程，防止出現(xiàn)故障，給企業(yè)造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失[3]。

多兒水電站4臺(tái)機(jī)組組成兩機(jī)一變的雙單元接線方式，避免或者減少一個(gè)單元發(fā)電、另一個(gè)單元購電（下網(wǎng)電量）的情況，枯水期因流量不滿足兩臺(tái)機(jī)運(yùn)行，可申請(qǐng)調(diào)度停一臺(tái)主變，減少下網(wǎng)電量和主變損耗。

花園水電站、水泊峽水電站定期組織維護(hù)人員提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，減少廠房和樞紐外來用電量[4]。

（二）提高經(jīng)濟(jì)效益

減少綜合廠用電，一是合理分配三座電站10臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷，在總出力不變的情況下，優(yōu)化運(yùn)行方式，減少抽水泵、壓油泵、大壩啟閉設(shè)備等設(shè)備的運(yùn)行頻次。二是調(diào)整運(yùn)行方式，減少外購電量。三是科學(xué)管控非生產(chǎn)用電設(shè)備，減少多兒、花園、水泊峽綜合樓用電，合理調(diào)整廠區(qū)照明及路燈設(shè)備的啟閉時(shí)間。

五、集控運(yùn)行模式下經(jīng)濟(jì)效益提高的效果。

（一）人力成本降低增加的收益

自2022年5月實(shí)行集控運(yùn)行以來，匯能三座電站運(yùn)行人員由原來54人減少到37人，每年直接節(jié)約人力成本170萬元。在優(yōu)化人力資源、節(jié)約成本的同時(shí)，要促使運(yùn)行人員更加主動(dòng)地學(xué)習(xí)業(yè)務(wù)知識(shí)，提高業(yè)務(wù)技能，才能最大限度精細(xì)化水庫調(diào)節(jié)、負(fù)荷分配、運(yùn)行維護(hù)，提升各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)，增加更多的經(jīng)濟(jì)收益。而結(jié)余的員工又能緩解大容公司未集控電站人員緊張的形勢。

（二）水庫聯(lián)調(diào)增加的收益

自2022年5月集控運(yùn)行到2022年底，7個(gè)月時(shí)間，花園水電站共實(shí)現(xiàn)正現(xiàn)貨電量192483.099萬kW.h，正現(xiàn)貨收益1666.81萬元，其中水庫調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的正現(xiàn)貨收益約占總共正現(xiàn)貨收益的6%，約100萬元（未計(jì)算負(fù)現(xiàn)貨，不是最終收益）。水泊峽水電站實(shí)現(xiàn)正現(xiàn)貨電量288018.9萬kW.h，正現(xiàn)貨費(fèi)用1472.99萬元，其中由水庫聯(lián)調(diào)實(shí)現(xiàn)的正現(xiàn)貨收益約88.4萬元（未計(jì)算負(fù)現(xiàn)貨，不是最終收益）。

（三）水庫聯(lián)調(diào)聯(lián)汛期減少棄水增加收益

2022年白龍江流域來水相對(duì)較少，未達(dá)到引用流量，現(xiàn)按照多兒水電站大壩110萬m3可調(diào)節(jié)庫容計(jì)算（多兒樞紐水位1986m-1983.5m），調(diào)節(jié)周期為每月8次。汛期棄水的情況下，每個(gè)月水庫聯(lián)調(diào)可減少花園水電站棄水880萬m3，減少棄水損失電量142萬kW.h，此時(shí)尚未計(jì)算水泊峽水電站棄水，通?；▓@水電站棄水時(shí)水泊峽水電站同樣棄水，棄水量與花園水電站相差不多。兩座電站在汛期來水超過引用流量持續(xù)一個(gè)月時(shí)，當(dāng)月可以減少棄水損失約70萬元（按照合約電價(jià)計(jì)算）[5]。

（四）水庫聯(lián)調(diào)水量利用率、耗水率優(yōu)化增加收益

集控運(yùn)行前，從2020年到2022年4月，匯能分公司三座水電站水量利用率在97.5%，自2022年5月集控運(yùn)行至今，水量利用率達(dá)到100%。集控運(yùn)行前，花園水電站耗水率持續(xù)穩(wěn)定在6.6左右，水泊峽水電站7.4左右；集控運(yùn)行后，花園水電站耗水率穩(wěn)定在6.4左右，水泊峽水電站耗水率穩(wěn)定在7.2左右，多兒水電站要調(diào)節(jié)花園水電站入庫，耗水率降低不明顯，集控前為2.3，集控后2.2。

2022年相較2021年，花園水電站水量利用率提高2.5%，耗水率降低0.2，根據(jù)2022年來水11.4億m3計(jì)算，提高水量利用率可增加發(fā)電量445萬kW.h，降低耗水率增加發(fā)電量560萬kW.h，共計(jì)增加收入266萬元?；▓@和水泊峽水電站提高水量利用率和降低耗水率數(shù)據(jù)基本一致，故兩座電站因集控運(yùn)行提高了水量利用率和降低發(fā)電耗水率，每年可增加收入530萬元。

六、優(yōu)化運(yùn)行方式增加的收益

水電站設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，直接關(guān)系著水電站能否正常發(fā)電，是一座電站的經(jīng)濟(jì)命脈，只有更優(yōu)沒有最優(yōu)，暫不做經(jīng)濟(jì)比較。

下面就三座電站外購電量做一個(gè)比較。

多兒水電站因2021年災(zāi)后重建數(shù)據(jù)無法對(duì)比，11月、12月申請(qǐng)調(diào)度停一臺(tái)主變減少的損耗費(fèi)用為1.8萬元?；▓@水電站外購電費(fèi)2021年0.54萬元，2022年外購電費(fèi)0.04萬元，同比減少92.74%，減少外購電費(fèi)5000元。

水泊峽電站外購電費(fèi)2021年1.04萬元，2022年外購電費(fèi)0.45萬元，同比減少56%，減少外購電費(fèi)5900元。

由上述數(shù)據(jù)可見，集控后，綜合廠用電率與生產(chǎn)廠用電率都有降低。

花園、水泊峽電站廠用電節(jié)約每年約0.9萬，因兩年發(fā)電量相差較大，廠用電率偏差比較意義不大。

小結(jié)

實(shí)踐證明甘肅電投大容公司匯能分公司的集控運(yùn)行管理模式是成功的，并每年為公司增加經(jīng)濟(jì)收益600萬元左右。集控運(yùn)行也對(duì)匯能分公司運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)水平提出了更高的要求，只有更精湛的業(yè)務(wù)水平，在集控模式下才能更加精細(xì)高效地實(shí)現(xiàn)水庫調(diào)節(jié)、負(fù)荷分配、事故處理、應(yīng)急搶險(xiǎn)等，為公司增加更多的經(jīng)濟(jì)收益。