论水电站机组经济运行的措施

论水电站机组经济运行的措施引言随着能源格局的调整，清洁能源将逐步取代传统一次性化石能源(石油、煤炭等)。而在清洁能源的序列中，水电以其装机容量大、调度灵活、技术成熟、成本经济等诸多优点而出类拔萃，是今后相当长一段时期内必须倚重的能源形式。但根据大量数据统计，许多电站的水电机组运行并非处于经济状态下，是大有潜力可挖的。文章将从多个角度探讨提升水电站经济运行水平的措施，以期实现多发电、发好电的目标。1提升经济运行的措施概述水电站是一个庞大体系，包括水工建筑物、厂房、发电机组、输变电配套设施等，提升水电站的经济运行需要统筹兼顾、综合考虑。作者结合多年运行经验认为：首先要做好精益管理，即从顶层设计的角度谋篇布局，理顺各种关系，使各类措施有法可依;其次，就是具体分析不同水库的挖潜点，有针对性地去取得突破;最后，要做好经济运行分析，总结所采取措施的合理性，并随着时间的推移做好调整工作。下面，将就这几个方面进行详细论述。2精益管理层面作为顶层设计，就是要从宏观的角度保证水电站机组经济运行所应具备的条件。大致来说，有以下几点：(1)落实水电站设备运维、改造、消缺等各节点的制度制定，并从人、财、物等方面予以保证，这是实现经济运行的基础条件。(2)制定年度目标，使经济运行的执行有明确方向。(3)尽可能将高技术设备吸纳进水电站运行层面(因水电机组优化是一个多目标多维数问题，依靠人工较难实现)，如全数字智能调度系统。(4)做好员工的教育培训，使其掌握经济运行的相关理论和知识。(5)明确安全生产、经济运行等责任制，层层下达，使实现经济运行具有组织保障。3具体技术层面 3.1科学调度水库水电站的运行动力是水流。要保证水电站高效运行，就必须科学调度水库(特别对我们这种总体缺水的国家)。但水库调度牵涉面广，既有水电站自身因素，也牵涉到流域水管部门。水库调度的核心是要将有限的水资源利用好，为此应做好以下工作：(1)建立覆盖流域相关区域的中短期天气预报系统、水调和洪水自动化调度系统以及水情自动测报系统，并培养责任心强、业务能力优的人员对以上系统进行人工校正。(2)加强与电力调度部门的联动，避免低负荷时出现机组空转、浪费水力;加强与防汛抗旱部门的沟通，灵活快速调整机组负荷曲线，充分利用现有水量。(3)重视基础数据的统计和分析，整理出机组水头与综合出力的关系曲线、水路出库力量与综合出力的关系曲线等，为优化水库调度提供辅助决策。(4)针对各种特殊情况(如春季农忙、夏季汛期)，制定完备的调度预案和控制水库水位的规章，实现水库调度管理的制度化、合理化。3.2充分挖掘水库潜力众所周知，当负荷需求较大时，提升发电机组经济运行的一大措施是提高发电水头。文章3.1主要从流域整体调控、水电站内外部统筹的角度论述如何保证水库的必要水量，而没有分析在水库已经成型以及外部条件变化不大时，如何挖掘水库潜力。作者认为，可以在以下两方面尝试提高发电水头：(1)在设计标准内，通过对弧形闸门加设防浪板等措施适当提高水库运行水位。当然，为确保拦水坝安全，在汛期必须视情况谨慎该项操作。(2)降低尾水位。很多水电站在建设中存在着溢流坝段上、下游施工围堰拆除不彻底以及尾水渠开挖等问题，长时间运行后尾水渠内不可避免会淤积大量土石泥沙，在一定程度上影响尾水位，并最终降低发电水头。因此，应定期对尾水渠实施清淤。以青海某电站为例：自2012年首次实行尾水渠清淤，当年即实现发电量增加2530.7万kWh，同比提高20%。3.3优化机组运行 水电站的机组往往是两台以上并列运行，共同承担着电力系统的给定负荷。显然，随着机组数目的增加，机组运行工况组合数也是直线上升。水电站机组经济运行所要解决的主要问题就是在给定负荷下，选择何种机组运行组合以及如何在选定机组间进行负荷分配，以使水电站在一个运行周期内产生最大的经济效益。这是一个非线性、高维数且动态规划的问题，需要考虑机组开、停机转换，空载损耗，附加损耗等一系列因素。根据以往经验，求解以上优化问题的方法主要有：逐步优化法、按比例分摊法、动态规划法、等微增率法等。其中，比例分摊法简单地将负荷按比例分摊，忽视机组自身性能，已很少被采用;等微增率法和动态规划法迭代次数多，易发生维数灾;逐步优化法的收敛速度也受限于机组数目。文章的思路是：(1)应以有限水资源利用为龙头，以运行水头H和机组效率为抓手，设定机组调节目标为给定负荷下通过各机组的总流量最小。(2)应重点追求一个时期内(如一周)加权平均后的水头最高、效率最优。(3)做好对机组运行区域的划分工作(安全运行区、过渡运行区和禁止运行区)，并以绿色、黄色和红色相区分。应尽量避免在过渡运行区，不可在禁止运行区运行。机组运维人员应熟悉每一台发电机的运行高效区。对于建立有自动化监控系统的水电站，值班人员应加强实时效率比对和监盘，及时调整运行出力，使水轮机始终运行在高效区。对于调节容库的引水式一洞多机电站，在非汛期应注意避免全部开机，以减少沿程水头损失。对于反调节水库电站，则应做好机组高水头运行保持。3.4其他措施提升水电站运行经济性的另外一个要点是减少损失水量。这主要指那些建在地质条件不佳、有可能存在渗漏的水电站。对于这些电站，应在闸门等处配置在线监测装置，及时消除渗漏缺陷。 4经济比对方法在实施经济运行措施后，应及时进行数据比对，以确认所采取措施的有效性。就目前技术来看，可将相关措施实施前后的水库和机组数据进行采集，然后采用公式法和耗水率曲线法来评判经济效益的大小。下面简要介绍这两种方法。(1)公式法，见式(1)所示。其中，△E为电能增量，K为出力系统，根据实际运行资料反算;Q为平均发电流量，△H为水头增量，T为时间。△E=KQ(△H)T(1)(2)耗水率曲线法。即根据水头耗水率关系曲线，查出措施实施前后的发电耗水率，求二者之差即为措施所带来的每度电节约水量。然后依照实际发电量而得到的节约水量，再除以实际发电耗水率，即能获得措施所带来的电量增加。5结束语与火力发电厂不同，水电站因其自然属性不一(主要指机组容量级差大、电站类型各式各样)、与外界联系密切等因素，其经济运行工作较为复杂。在实际运行中，我们应紧紧抓住流量、水头、机组效率这三个控制要素，从各个可能的角度去查找问题、挖掘潜力，全面提升水电站经济运行水平。同时，国家也应尽快出台相关办法，鼓励水电站展开这方面的探索。我国资源紧缺，水量也不充沛，做好水电站经济运行是十分有意义的。