水利科技 ２０１５年第１５期Ｉ科技创新与应用 浅谈水电站机组经济运行的措施 邹林 王义 （五凌电力有限公司，湖南长沙４１０００４） 摘要：水电站投资浩大，且对周边生态会造成或多或少的影响。为了弥补这方面的不足，使水电站始终运行在经济状态是必然 要求。文章从水库调度、设备运维、机组调整等多个方面入手，阐述了提升水电站经济运行的各项措施，以期为实现水电开发“多 发电、发好电”的目标而抛砖引玉。 关键词：水电站；经济运行；措施 引言 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 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 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 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、 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 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、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ｋＷ・ｈ，同比提高２Ｏ％。 ３．３优化机组运行 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，ＡＥ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，ＡＨ为水头增量，Ｔ 为时间。 ＡＥ＝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。 参考文献 ［１］许迎萍．对提升水电站经济运行相关措施的探讨 科技风，２０１２ （２）：３８—３９． ［２］张士军．提升水电站经济运行有关措施探讨 小水电，２０１３（３）： ４８－５０． 【３］王正伟．万家寨水电站经济运行研究『Ｊ］．水力发电学报，２０１３（９）： 】７３－】７４． ——２０３——
