宝珠寺水力发电厂机组运行经济性分析及优化

宝珠寺水力发电厂机组运行经济性分析及优化

第36卷第4期华电技术Vo1．36No．42014年4月HuadianTechnologyApr．2014宝珠寺水力发电厂机组运行经济性分析及优化田明(华电四川发电有限公司宝珠寺水力发电厂，四川广元628003)摘要：针对华电四川发电有限公司宝珠寺水力发电厂的实际情况，对影响机组经济运行的因素进行分析，从耗水率、执行电价、厂用电运行方式、机组运行方式及管理等方面总结了提高机组运行经济性的措施。优化后，有效提高了机组运行的经济性。关键词：水力发电厂；运行；经济性；耗水率；执行电价中图分类号：TM612文献标志码：B文章编号：1674—1951(2014)04-0009一o4能、节约能源、多发电，以获得最大的经济效益。1宝珠寺水力发电厂概况宝珠寺水力发电厂机组经济运行的必要性：一华电四川发电有限公司宝珠寺水力发电厂位于是用价值思维的理念充分应对经济增速回落、用电四川省广元市境内，是嘉陵江水系白龙江干流上第需求下降、水电新增机组多、电力产能过剩压力增2座水电站，控制流域面积为28428km。该电站是大、机组利用小时可能大幅下降等的影响；二是最大以发电为主，兼有灌溉和防洪等效益的综合利用的限度提升电价执行水平，以应对近年来气候异常、流大(I)型工程，拦河坝为混凝土实体重力坝，中间坝域来水不确定、发电量难以有效保证而造成的影响。后式厂房。大坝全长524．48m，最大坝高132．00m，宝珠寺水力发电厂作为具有年调节能力的电站，其坝顶高程595．00m；总库容25．5亿m，调节库容经济运行目标为：负荷和水头一定时，厂内机组总耗13．4亿m。电站装机4台，单机容量175MW，设计水率最小；减少机组低负荷及空载运行时间；电量结年发电量23．5亿kW·h。电站出线四回，采用发构合理，提高上网电价执行水平。电机变压器组单元接线方式，以220kV电压等级并3影响机组经济运行的因素分析人四川电网。电站于1984年10月开工建设，1996年12月首台机组发电，1998年6月机组全部建成3．1耗水率投产发电，担负着四川电网调峰、调频和事故备用的耗水率是衡量水电站经济运行的重要指标，而任务。电站投产以来，充分发挥了可调节水库库容影响该指标的主要因素之一就是水轮机的运行工和机组快速反应的优势，是川西北地区的重要电源况，因此要降低耗水率，必须优化水轮机的运行参支撑点。数，改善其运行工况。下面从水轮机运行的2个关键参数——工作水头和运行效率出发，进行优化2经济运行的必要性及目标分析。水电站经济运行，是以电力系统安全、优质、经3．1．1工作水头济发供电为目标，制订最优运行方式，以一定的水电水轮发电机的主要参数为：额定出力，175MW；能源获取最大的发电量。开展水电站经济运行工额定水头，94．4m；最大水头，103．0m；最小水头，作，提高水电站运行的管理水平，挖掘潜力，对增加68．5m；额定流量，239m／s；额定效率，94％。从这水电站的发电效益、确保电网的安全运行有着重要些数据可看出，水头最大变幅达34．5m。而从水轮的现实意义，是充分利用水能资源、减少水能消耗的机的出力公式N=9．81q不难分析运行水头与有效措施，也是水电厂在“厂网分开，竞价上网”的出力的关系：对理想状态而言，在效率叼和流量q不电力系统新体制下降低生产成本的重要手段。水电变的情况下，水头h与出力成正比，运行水头越高，厂经济运行是在保障安全、可靠发供电以及多目标机组出力就越大。也就是说，水头越高，水轮发电机综合利用的前提下，合理、有效、最大限度地利用水组耗水率就越低。表1为宝珠寺水力发电厂水轮机在不同负荷、不同水头下的耗水率。收稿日期：2013—12—05由表1可知，机组带固定负荷120MW时，最大基金项目：华电青年创新创效项目(HDQNCX2012—04)工作水头与最小工作水头下的耗水率相差0．96\n·10·华电技术第36卷表1宝珠寺水力发电厂水轮机在不同负荷、柜水头设定值，提高水轮机效率；(3)在条件允许的不同水头下的耗水率m／(kW·h)情况下，进行机组效率试验，以便运行人员更为合理地调整机组运行方式，做到效率最大化。3．2执行电价四川电网实行的是分时电价，宝珠寺水力发电厂就有9个电价，因此，在日常运行中，做好水库调度显得尤为重要。四川电网低谷时间段为00：00—m／(kW·h)，显然，水轮机工作水头对其耗水率有07：00，23：o0__0O：00；平段时间段为11：00—显著的影响，因此，要降低发电耗水率必须提高水轮19：00；高峰时间段为o7：00—11：00，19：00—机的工作水头。假设发电用水量同为1亿m。，则对23：00。宝珠寺水力发电厂1个水文年内不同用电时应低、中、高水头的发电量分别为18．62，20．85及段的执行电价见表3。22．67GW·h，发电量差别达4．05GW·h，以宝珠寺水提高执行电价的具体措施有：(1)与上游大唐力发电厂2011年平均电价0．51281(kW·h)碧口电站保持联系，准确及时地掌握上游来水情况；(含税)计，经济效益相差207万元。(2)收集天气预报信息，及时掌握上游的水汛变化提高水头的措施：(1)在保证安全的前提下，尽情况，根据天气的变化对来水量进行分析，确定合理一切可能提高上游水位，这是提高水头的直接措施；的运行方式，适时开展人工增雨工作，有效增加发电(2)确保进水口拦污栅之前没有杂物，保证进水畅水量；(3)加强与水力调度、计划、营销部门的联系，通，发现堵塞立即清理；(3)通过调整机组运行方式正确处理好水库水位与发电的关系，保持机组在高来降低下游水位，比如1台机组能够满足负荷要求水位运行，千方百计降低耗水率；(4)优化机组运行时，尽量避免2台或3台机组运行，电网电压不足或方式，加强与调度的沟通和联系，尽可能减少开、停过高(过高时，开机进相运行，降低网压)时才开机机次数，根据电网的负荷峰、平、谷情况，尽量做到谷稳电压；(4)保证机组技术供水总阀及泄洪闸门全段时蓄水、峰段时多发电，提高电能的综合利用关，机组停机后，检查导叶有无漏水现象。水平。3．1．2水轮机运行效率3．3厂用电率由水轮机的效率特性可知，机组带高负荷时，水厂用电率是电站主要运行经济指标之一，降低头高则效率相对高，水轮机效率最高可达95％。宝厂用电率不仅能降低电能成本，同时能增加对系统珠寺水力发电厂水轮机不同负荷下的效率统计见的供电量。宝珠寺水力发电厂厂用电分为自用电、表2。公用电、照明电以及坝区用电。降低厂用电率的措表2宝珠寺水力发电厂水轮机不同负荷下的效率施为：(1)对渗漏集水井来水量和水泵效率情况进负荷／Mw效率／％负~：／MW效率／％行排查，发现异常及时处理，减少水泵启动次数和运1709510o74行时间；(2)冬春季时，将厂房风机切除；(3)节省厂150875060房照明用电，减少长明灯，办公用电保证人离开时关12080闭电源；(4)通过调整主变压器分接头来调整机端通过表2可知，机组应最大限度地在高效率区电压，以降低变压器、线路损耗；(5)减小顶盖漏水(80％一95％)运行，尽量减少在中等效率区量，延长顶盖排水泵启动时间间隔。(74％～80％)运行，全力避免在低效率区运行。而4运行方式优化保证水轮机高效运行的措施有：(1)避开振动区，根据水轮机运转特性曲线及时调整水轮机出力；(2)4．1厂用电运行方式优化人工水头运行时，根据实际情况及时调整调速器电(1)2台及以上机组运行时由运行机组带全厂表3宝珠寺水力发电厂1个水文年内不同用电时段的执行电价(kW．h)\n第4期田明：宝珠寺水力发电厂机组运行经济性分析及优化·11·厂用电，其余机组作为厂用电第一备用电源，坝区外562m左右；5月一般来水较少，主要根据来水情况来电源作为第二备用电源，柴油发电机作为厂用紧发电；6—8月发电兼顾防汛，逐渐将水位蓄至汛急备用电源。限水位580m左右；9—1O月在兼顾防汛的基础上(2)只有1台机组运行时，由运行机组带全厂将水位蓄至最高水位588m左右；11～12月主要厂用电，坝区外来电源作为厂用电第一备用电源，拉根据来水情况进行发电。开备用机组的出口刀闸作为厂用电第二备用电源，(6)当全厂AGC为现地控制时，退出全厂柴油发电机组作为厂用紧急备用电源。AGC，在避开振动区的前提下，根据负荷的实际情(3)机组全停时，由坝区外来电源带全厂厂用况，按照功率、负荷及流量的关系手动分配机组负电，拉开备用机组出口刀闸从系统倒送，作为厂用电荷，保证在最小耗水率方式下运行。如：全厂总负荷备用电源，柴油发电机作为厂用紧急备用电源。为200MW时，若水头为83m，则应2台机组平均分(4)根据来水的实际情况，灵活安排厂用电设配带负荷，不能一台机组带175MW，另一台机组带备的运行方式，严密监视厂用电设备的运行情况，对25MW，因为这种方式下，2台机组的总耗水量为设备的“三漏”情况(漏油、漏水、漏气)进行控制和310m／s，而2台机组平均分配带负荷的总耗水量整治，保证厂用电设备的经济运行。为278m／s，两者相差32m／s，运行1h耗水量差达(5)丰水期由于来水量相对充沛，机组发电任11．52万m。以宝珠寺水力发电厂2011年平均发务较重，此时尽量用运行机组带全厂厂用电，减少外电耗水率4．81m／(kW·h)计算，节约的水量可增购厂用电电量，降低生产成本。发电23．95MW·h，以宝珠寺水力发电厂2011年平(6)枯水期上网电价高，来水量大幅减少，考虑均电价0．51281(kW·h)(含税)计算，经济效到机组全停蓄水及外购电价格较高的因素，每天对益相差1．228万元。厂用电进行倒换。夜间低谷时段向调度申请机组全(7)根据计算机监控系统历史数据站每月的停蓄水，由外来电源带全厂厂用电，白天高峰及平段“机组运行时间统计表”合理安排机组的运行时间。时段，机组开出带负荷后及时将厂用电倒至由运行5精细化管理机组带负荷。4．2机组运行方式优化工作中始终坚持“度电必争、厘价必争、滴水必为了保证机组经济运行，优化设备运行方式，宝争”的经营理念，及时了解系统运行及负荷情况，积珠寺水力发电厂制订了机组经济运行方案，努力降极与当班调度人员联系，争取合理的电量结构，提高低机组空载和低负荷运行时间，尽量减少系统夜间电价执行水平，全力争取减少空载与低负荷运行低谷调压任务量。时间。(1)加强与调度的联系、沟通，高峰尽量多发(1)制订枯、平、丰水期执行电价目标：枯水期，电，平段合理发电，低谷尽量少发或不发电，其中峰0．685(kW·h)；平水期，0．510(kW·h)；丰段比例应不低于30％，谷段比例不高于20％，合理水期，0．385(kW·h)。提高电价水平。(2)掌握当前电价及电量结构情况，及时向相(2)全厂自动发电量控制(AGC)在远方控制的关职能部门汇报影响电价提高的因素，并及时采取情况下，合理调节机组的运行台数，根据负荷情况自有效措施。动分配机组负荷，密切监视负荷变化情况。当机组(3)严格执行调度命令，并记录调令的准确时低负荷或空载运行达到15rain时，运行值长必须联间，及时和调度核对调令，如有出入，应要求调度及系调度，要求进行人工干预，保证机组在最优的工况时修改并做好记录。调整负荷时，按照负荷调整的下运行。爬坡率进行调整(因电网的数据采集间隔为5min，(3)在全厂AGC退出的情况下，根据负荷的情与调度联系时要充分考虑这个时间段)，避免因调况安排运行机组的台数，减少机组的启、停次数，合令差别、爬坡率产生不合格电量，减少经济损失。理分配机组间负荷，确保机组运行在高效区，避免机6建立奖惩机制组长期空载和低负荷运行。(4)加强与水库调度的联系，及时了解水库水为充分调动运行值守人员对经济运行工作的积位的变化情况，合理安排机组的运行方式，尽量以最极性、主动性和创造性，宝珠寺水力发电厂制订了少的水发最多的电。《宝珠寺水力发电厂值守班经济运行小指标竞赛管(5)1—4月以发电为主，4月末将水位消落至理考核办法》，将提高上网执行电价、增发电量、降\n·12·华电技术第36卷低耗水率、减少低负荷及空载运行时间等指标细化电量6．8亿kW·h，增加收入3．2亿元。分解，将责任和压力及时传递到所有人员，每月对各(2)减少机组低负荷及空载空运行时间。2011运行值经济运行工作开展情况进行打分。宝珠寺水年全厂机组低负荷及空载运行时问为3415．3h，力发电厂耗水率目标值见表4、低负荷及空载运行2012年为3112．7h，减少机组空载与低负荷运行时时间目标值见表5。间302．5h，降幅为8．9％。表4宝珠寺水力发电厂(3)降低发电耗水率。2011年发电耗水率为耗水率目标值m／(kW·h)4．81m／(kW·h)，2012年发电耗水率为4．42时间目标值时间目标值m／(kW·h)，降低耗水率0．39m／(kW·h)，降幅1月4．797月5．34为8．1％。2月5．158月4．96(4)降低厂用电量。2012年降低厂用电量6803月5．269月4．77MW·h，为企业多创造发电收入32万元。4月5．4510月4．73(5)通过降低发电耗水量率和减少机组低空运5月5．8O11月4．74行时间，宝珠寺水力发电厂2012年全年增发电量6月5．9612月4．562．06亿kW·h，直接增加收入9740万元。表5宝珠寺水力发电厂低负荷及空载运行时间目标值h8结束语时间空载低负荷时间空载低负荷机组运行时，根据不同的来水量调整机组的出1月248．7496．927月440．44127．94力，使机组稳定运行在高效区，尽可能避开振动区2月402．23458．518月340．8156．37域，减小机组的振动幅值等技术指标，避免在超标工3月339．03242．069月288．52145．26况下运行，优化机组运行方式，确保机组安全、稳定4月286．3842．561O月502．39239．79运行。中国人均水资源拥有量相当于世界平均水平5月440．4030．6211月278．04154．976月376．9980．6712月173．33l10．28的50％，通过水电站机组的经济运行，提高了水能利用率，保证了水资源的合理利用。7效益分析参考文献：2012年，宝珠寺水力发电厂以开展创新创效活动为契机，齐心协力，狠抓机组耗水率控制，合理安[1]张勇传．水电站经济运行原理[M]．北京：中国水利水电排运行方式，积极争取合理的电量结构，努力提高上出版社，1998．网电价执行水平，有效地提高了机组运行的经济性，[2]王艳华．水电站经济运行应用研究[D]．郑州：郑州大学，为企业创造了良好的经济效益。2007．(1)电量结构更加合理。2012年宝珠寺水力发(本文责编：刘芳)电厂高峰电量比例控制在31．42％，平段电量比例控制在44．77％，低谷电量比例控制在23．80％，通作者简介：过电量结构优化使平均执行电价控制在0．4711田明(1986一)，男，四川南充人，助理工程师，从事水电(kW·h)。2012年发电22．98亿kW-h，增加发站运行方面的工作(E—mail：tianming7632107@126．tom)。中英文摘要编写要求(1)应按照摘要编写的4个要素(论文的目的、方法、结果、结论)进行编写。目的：研究、研制、调查等的前提、目的、所涉及的主题范围。方法：所用的原理、理论、条件、对象、材料、工艺、结构、手段、装备、程序等。结果：实验、研究的结果、数据，被确定的关系，观察得到的效果、性能等。结论：结果的分析、研究、比较、应用，提出的问题等。(2)摘要编写应内容充实，中文摘要一般为150—250字，英文摘要应为150个单词左右。(3)摘要应尽可能取消或减少课题研究的背景信息；出现的数据应是最重要、最关键的数据；缩略语、略称、代号等，除了相邻专业的读者也能清楚理解以外，在首次出现时必须写出中、英文全称；不得简单重复题名中已有的信息；除了实在无法变通以外，一般不列数学公式，不出现插图、表格；不用引文，除非该文献证实或否定了他人已出版的著作。(4)摘要编写用第三人称。建议采用“对⋯⋯进行了研究”、“报告了⋯⋯现状”、“进行了⋯⋯调查”等记述方法标明一次文献的性质和文献主题，不必使用“本文”、“作者”等作为主语。