周 華

（湖南新華茶林河水電開發(fā)有限公司 張家界市 427200）

引 言

茶林河水電站位于湖南省慈利縣境內(nèi)的澧水中游，是澧水干流規(guī)劃確定的16梯級電站中的第13梯級電站，上距城關(guān)電站（慈利縣城）15 km，下距三江口電站約30 km。壩址以上控制流域面積11 642 km2，占澧水總流域面積18 583 km2的62.6%。多年平均流量365m3/s，多年平均徑流量115億m3。電站屬Ⅱ等大（Ⅱ）型工程，開發(fā)的主要任務(wù)是發(fā)電，兼顧航運(yùn)、防洪、灌溉、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用效益。水庫總庫容1.29億m3，正常蓄水位81.00m，相應(yīng)庫容0.242億m3。裝機(jī)容量54MW（3臺18MW），設(shè)計(jì)水頭9.5m，最大水頭11.78m，最小水頭1.58m。設(shè)計(jì)多年平均發(fā)電量2.458億kW·h，年利用小時數(shù)4 552 h，水量利用系數(shù)78%。

電站2009年1月10日1#機(jī)組投產(chǎn)，利用二期施工圍堰擋水發(fā)電；9月份2#機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電；11月份3#機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，同時完成所有建設(shè)任務(wù)并下閘蓄水，進(jìn)入初期運(yùn)行階段。2012年7月，電站通過竣工驗(yàn)收，轉(zhuǎn)入正式運(yùn)行階段。因2009年底3臺機(jī)組才全部發(fā)電，大部分月份利用圍堰擋水，達(dá)不到設(shè)計(jì)運(yùn)行工況，不具備代表性，故本文僅對2010年1月至2012年6月期間的運(yùn)行情況進(jìn)行分析。表1為初期運(yùn)行發(fā)電情況統(tǒng)計(jì)。

表1 初期運(yùn)行發(fā)電情況統(tǒng)計(jì)

1 初期運(yùn)行發(fā)電分析

從2年零6個月的發(fā)電運(yùn)行情況來看，壩址上游來水總量不均勻，2010年超出設(shè)計(jì)來水量5.27%，但由于主要來水集中于汛期，此時大部分時間在停機(jī)泄洪，因此水量利用率僅為62.42%，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)78.6%。由于泄洪導(dǎo)致水頭減小，耗水率增加，因此年均耗水率41.4 m3/kW·h也略高于設(shè)計(jì)耗水率39.5 m3/kW·h。2011年較設(shè)計(jì)來水量減少33.2%，但由于來水較均勻，因此年均耗水率39m3/kW·h與設(shè)計(jì)基本相符，水量利用率88.66%則高于設(shè)計(jì)水平。進(jìn)入2012年上半年由于電站調(diào)度方案已得到優(yōu)化，有效地掌握了來水情況，運(yùn)行中使各機(jī)組長時間處于設(shè)計(jì)水頭運(yùn)行，雖有部分時段棄水，但耗水率卻降至38.9m3/kW·h。由此可見，茶林河水電站實(shí)際運(yùn)行情況和發(fā)電情況受來水均勻性影響較大，豐水年發(fā)電量多，但水量利用系數(shù)小；枯水年發(fā)電量小，但水量利用系數(shù)大。因此用水量利用系數(shù)作為類似徑流式電站的考核指標(biāo)不盡科學(xué)，采用耗水率來衡量更容易做出科學(xué)的判斷。

耗水率受來水量影響較小，而與電站運(yùn)行的實(shí)際情況密切相關(guān)。2010年各機(jī)組存在缺陷較多，加之投運(yùn)初期運(yùn)行方式尚未成熟，因此耗水率偏高。2011～2012年隨著運(yùn)行方式的不斷優(yōu)化和水情測報系統(tǒng)的建成使用，耗水率才有了大幅減少，因此，用耗水率更能科學(xué)客觀地反映出茶林河水電站的運(yùn)行調(diào)度水平。

自茶林河水電站初期運(yùn)行以來，經(jīng)歷了豐、平、枯各類型年，但沒有1年實(shí)際發(fā)電量達(dá)到設(shè)計(jì)多年平均發(fā)電量，都在（1.7～1.9）億 kW·h之間，2012年已發(fā)1.1億kW·h，下半年即便來水量充足且均勻，發(fā)電量達(dá)到下半年設(shè)計(jì)發(fā)電量，2012年發(fā)電量也只有2.1億kW·h，與設(shè)計(jì)多年平均發(fā)電量2.458億kW·h仍差距較大。按照設(shè)計(jì)，多年平均發(fā)電水量應(yīng)達(dá)到89.7億m3，但因?yàn)閷硭鶆蛐钥紤]不足，實(shí)際2010年、2011年年發(fā)電水量平均只有71.8億m3，按設(shè)計(jì)耗水率計(jì)算，少發(fā)電量約0.45億kW·h。目前初期運(yùn)行期間年發(fā)電量平均值1.92億kW·h，隨著發(fā)電調(diào)度和管理水平日趨成熟、流域梯級調(diào)度的逐步建立、水情測報的完善，茶林河水電站多年平均發(fā)電量將有進(jìn)一步提高，綜合考慮，可達(dá)到約（2.1～2.2）億 kW·h，為設(shè)計(jì)多年平均發(fā)電量的85%～90%，因此年發(fā)電量確定為2.15億kW·h較為合理。

2 增加發(fā)電量的主要措施

通過電站的初期運(yùn)行，增加發(fā)電量應(yīng)從水庫及電力優(yōu)化調(diào)度、提高機(jī)組完好率和運(yùn)行效率等方面著手。以下分別從這幾個方面進(jìn)行分析探討：

（1）汛期優(yōu)化發(fā)電調(diào)度和水庫運(yùn)行。

從水庫初期運(yùn)行情況來看，洪水期調(diào)度原則為：結(jié)合水情測報系統(tǒng)及地方政府防汛主管部門的水情信息，提前做好空庫和尾水截留的工作，在洪水前期和洪尾后期保持高水位發(fā)電，盡量減少水頭損失和避免不必要的棄水，具體如下：

在洪水漲水階段，充分利用氣象和水情信息，提前進(jìn)行騰庫降低水位，當(dāng)入庫流量大于電站最大滿發(fā)流量時，庫水位會緩慢上漲，仍保持正常蓄水位81m，只有當(dāng)入庫流量達(dá)到1 000m3/s并有繼續(xù)上漲趨勢時，為保證防洪安全，需按照閘門調(diào)度方式逐步開啟閘門泄洪，為充分利用來水，此時機(jī)組仍保持滿發(fā)，直至入庫流量達(dá)到3 500m3/s以上時，電站停機(jī)，按防汛調(diào)度部門指令泄洪。在洪水退水階段，當(dāng)入庫洪峰已過且出現(xiàn)了最高庫水位時，應(yīng)在不影響上、下游防洪安全前提下盡快回蓄，以保證水庫水位滿足電站發(fā)電運(yùn)行要求。當(dāng)入庫流量小于3 500m3/s時，開機(jī)運(yùn)行，同時按照水量大小和發(fā)電流量逐步關(guān)閉泄洪閘門，減小下泄流量，恢復(fù)至設(shè)計(jì)水位。此調(diào)度方式有效地利用了水庫的興利庫容，不僅增加了發(fā)電效益，而且也保證了防洪安全。即使在降低庫水位后沒有發(fā)生預(yù)報的洪水，但因?yàn)檠雌诹髁肯鄬^大，也可通過減少開機(jī)數(shù)量、降低發(fā)電流量等措施盡快回蓄，不會導(dǎo)致機(jī)組長時間處于低水位運(yùn)行或停機(jī)，亦不會對發(fā)電效益造成太大影響。2010年共有6場流量大于1 500m3/s的洪水，按上述調(diào)度方式利用興利庫容，增加了發(fā)電水量約6 840萬m3，相應(yīng)增加發(fā)電量約173萬kW·h，同時因機(jī)組長時間運(yùn)轉(zhuǎn)，下網(wǎng)電量相對減少，廠用電率也比平常要低，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（2）枯水期保持高水位運(yùn)行。

對于低水頭徑流式電站而言，在枯水期保持高水位運(yùn)行，減小單位電能耗水率對發(fā)揮發(fā)電效益至關(guān)重要。

根據(jù)耗水率計(jì)算公式：

耗水率 e（m3/kW·h）=W/E=QT/NT=QT/ηQHT=1/ηH

式中W——發(fā)電水量；

E——機(jī)組發(fā)電量；

Q——機(jī)組發(fā)電流量；

N——機(jī)組發(fā)電出力；

T——機(jī)組發(fā)電時間；

η——機(jī)組綜合效率系數(shù)；

H——機(jī)組發(fā)電水頭。

可知，發(fā)電水頭每降低1m，假設(shè)機(jī)組效率不發(fā)生變化，單位電能耗水率將增加約1/H，按茶林河水電站最大發(fā)電水頭11.78m計(jì)算，耗水率將增加約8.5%，發(fā)電效益相應(yīng)減少約8.5%。尤其在枯水期，上游來水較?。菟?1月至次年2月，來水流量在80～200m3/s之間），庫水位降低后需較長時間方能恢復(fù)至正常蓄水位，如果長期處于低水位運(yùn)行狀態(tài)，勢必對發(fā)電效益產(chǎn)生較大影響。茶林河水電站目前枯水期的運(yùn)行方式是在滿足電力調(diào)度需求時，優(yōu)先采用高水位單機(jī)組或雙機(jī)組持續(xù)出力為主，確保高效率低耗水率運(yùn)行。在庫水位調(diào)度上嚴(yán)格控制在機(jī)組高效區(qū)間運(yùn)行，借助水情測報系統(tǒng)及水文網(wǎng)流域水情數(shù)據(jù)來進(jìn)行計(jì)算分析，優(yōu)先選擇維持出入庫相對均衡的機(jī)組運(yùn)行方式，在水位滿足的條件下適當(dāng)選擇提前開機(jī)控制水位維持單臺機(jī)長時間運(yùn)行的方式，確保水庫維持高水位區(qū)間運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

（3）確保設(shè)備完好率。

設(shè)備缺陷管理是設(shè)備管理的重要組成部分，是提高設(shè)備完好率，保障設(shè)備安全、可靠運(yùn)行的重要手段。經(jīng)過茶林河水電站的初期運(yùn)行，運(yùn)行人員共計(jì)發(fā)現(xiàn)各類設(shè)備缺陷670多處，通過與廠家專業(yè)人員、安裝單位共同分析研究，得到了及時處理?？菟诶貌糠謾C(jī)組停機(jī)的時機(jī)，對影響大且容易改造的項(xiàng)目進(jìn)行改造，例如電站3臺機(jī)組技術(shù)供水系統(tǒng)的自動化改造及汲水倉濾網(wǎng)改造、發(fā)電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)啟動控制回路改造、調(diào)速器手動控制方式改造、檢修排水改造等。汛前對涉及到安全、防汛及正常運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行全面的檢查，儲備一定量的備品備件。通過消缺、技改和常態(tài)化的安全檢查、巡查，可有力保證設(shè)備時刻處于可靠運(yùn)行狀態(tài)，不僅避免了設(shè)備事故的發(fā)生，也不會出現(xiàn)汛期因設(shè)備故障停機(jī)棄水的現(xiàn)象，最大程度地發(fā)揮了經(jīng)濟(jì)效益。

（4）優(yōu)先選擇效率高的機(jī)組運(yùn)行。

在不同水頭下，機(jī)組的發(fā)電耗水率不同，但在相同的條件下，由于設(shè)備本身的效率和機(jī)組位置的不同，各機(jī)組的耗水率也有一定差別。表2為不同水頭下的滿發(fā)時段，3臺機(jī)組運(yùn)行時的耗水率統(tǒng)計(jì)，通過表2可知，3臺機(jī)組同時運(yùn)行時，2#、3#機(jī)組耗水率明顯偏大，1#機(jī)組耗水率相對較小。同時根據(jù)初期運(yùn)行的實(shí)際情況，在3臺機(jī)同時運(yùn)行的方式下2#機(jī)組的出力與其他機(jī)組相比明顯偏低。因此當(dāng)入庫流量小于最大發(fā)電流量時，應(yīng)盡可能選擇耗水率小、發(fā)電效率高的1#機(jī)組運(yùn)行，其次為3#機(jī)組，盡量避免2#機(jī)組運(yùn)行。

表2 機(jī)組單位電能耗水率統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)語和建議

茶林河水電站經(jīng)初期運(yùn)行，初步形成了一套科學(xué)的調(diào)度運(yùn)行方式，正在發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)和社會效益。通過竣工驗(yàn)收轉(zhuǎn)入正式運(yùn)行，對優(yōu)化澧水梯級開發(fā)、改善河段防洪調(diào)度、拉動地方經(jīng)濟(jì)、美化當(dāng)?shù)丨h(huán)境都具有重要的作用

建議：茶林河水電站屬徑流式電站，僅具有日調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié)能力有限，安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的水位區(qū)間小，除了發(fā)揮龍頭江埡電站的調(diào)蓄作用，實(shí)現(xiàn)水量利用率的提高，還要求澧水流域盡快建立流域內(nèi)各電站的水情測報系統(tǒng)，形成水情測報網(wǎng)，完善各梯級的水情通報制度，實(shí)現(xiàn)資源共享，才能更加科學(xué)合理地制定運(yùn)行調(diào)度方式，充分利用水能資源，發(fā)揮電站最大經(jīng)濟(jì)效益。