摘 要：提高水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是每個(gè)已投產(chǎn)水電站日常工作的重中之重，深挖潛力，不斷提高電站經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。如能合理利用水電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)計(jì)算，更能有效的找到提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作的重點(diǎn)和方向，以及所采取的方法。

[關(guān)鍵詞]管理系統(tǒng)，指導(dǎo)，電站，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

1引 言

為了最大限度提高水能利用率，每個(gè)水電站都在進(jìn)行節(jié)能降耗、優(yōu)化運(yùn)行方式、抬高電站水頭、節(jié)約廠用電等方法來(lái)達(dá)到目的。如何更好的提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作，結(jié)合水電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析計(jì)算，更能準(zhǔn)確找到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作的重點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)的方法。

2實(shí)施方法

李家峽水電站水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水位▽2181.3米，校核洪水位▽2182.6米，水庫(kù)多年平均流量662m3/s。電站一期工程裝機(jī)1600MW，設(shè)計(jì)工作水頭122米，保證出力58.1萬(wàn)kw，多年平均發(fā)電量59億kwh，設(shè)計(jì)年利用小時(shí)數(shù)2950小時(shí)（含二期5號(hào)機(jī)組投產(chǎn)后）。

2.1利用水電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)做好電站上游水位、耗水率等運(yùn)行指標(biāo)的跟蹤工作

表一 2013年水庫(kù)運(yùn)行情況表

月份

指標(biāo) 1 2 3 4 5 6 7

月平均水位 m 2178.39 2179.5 2179.55 2179.16 2178.83 2179.00 2179.22

月平均水頭 m 126.8 128.38 127.95 126.89 126.39 126.58 127.26

出庫(kù)平均流量 m3/s 625 507 610 775 833 812 712

月份

指標(biāo) 8 9 10 11 12 全年

平均

月平均水位 m 2178.46 2178.72 2177.46 2179.28 2179.58 2178.93

月平均水頭 m 126.12 126.86 126.48 127.64 128.55 127.16

出庫(kù)平均流量 m3/s 818 703 587 693 570 687.08

按電站2013年全年發(fā)電量67.13億kwh計(jì)算，平均每日出力為發(fā)電量為1839.18萬(wàn)kwh，平均出力766.32MW。

水輪機(jī)出力計(jì)算公式N=9.81QHη水輪機(jī)

水輪發(fā)電機(jī)組出力為E=9.81QHη水輪機(jī)*η發(fā)電機(jī)=9.81Qη機(jī)組綜合

按2013年全年電站平均出力766.32MW可以計(jì)算出電站機(jī)組綜合效率η機(jī)組綜合=全年電站平均出力/全年電站平均理論出力×100%

η機(jī)組綜合=766.32×103/（9.81×687.08×127.16）×100%=89.41%

假如2013年上游水位為2180.00米，則比實(shí)際全年平均上游水位高1.07米，該水位下全年平均上游水位為128.23米。因相差1.07米，水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合特性曲線，效率非常接近，機(jī)組綜合效率相差不大，這里仍用89.41%，流量不變，按此水頭可以計(jì)算出全年機(jī)組發(fā)電量為：

E=9.81QHη機(jī)組綜合×24×365=9.81×687.08×128.23×0.8941×24×365≈67.69（億kwh）

可以看出，如2013年全年平均水頭為2180.00米，則可以多發(fā)67.69-67.13=0.56（億kwh）=5600萬(wàn)kwh。

如2013年全年平均上游水位為2180.30米，同理：

E=9.81QHη機(jī)組綜合×24×365=9.81×687.083×128.53×0.8941×24×365≈67.85（億kwh）

則可以多發(fā)67.69-67.13=0.72（億kwh）=7200萬(wàn)kwh。

如按0.218元/千瓦時(shí)上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算，就能多增加1220～1570萬(wàn)元的收益。可見(jiàn)在非汛期無(wú)防汛壓力，適當(dāng)提高電站上游運(yùn)行水位，就能提高電站全年的發(fā)電量，是提高電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行行之有效的良好方法。

2.2分析生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)做好節(jié)能降耗工作

2010年至2013年，電站前方用電量在395.84萬(wàn)kwh與457.79萬(wàn)kwh之間（最小最大之比為0.8647），電站后方用電量在780.71萬(wàn)kwh與814.96萬(wàn)kwh之間（最小最大之比為0.9580）。電站多年后方生活用電在800萬(wàn)kwh左右，前方生產(chǎn)用電在420萬(wàn)kwh左右。冬季廠用電用電量與夏季廠用電用電量相差很大，最大可達(dá)5.08倍。前方非采暖期和采暖期用電量相當(dāng)，甚至冬季前方廠用電量還略少一些，應(yīng)該是夏季廠房通風(fēng)系統(tǒng)比廠房冬季防凍部位采暖更費(fèi)電。

2010年至2013年多年年均廠用電量1217.43萬(wàn)kwh，前方多年年均用電量420.8萬(wàn)kwh；非采暖期后方多年日均廠用電量0.5070萬(wàn)kwh，冬季多年平均采暖用電量可達(dá)611.58萬(wàn)kwh，可見(jiàn)冬季采暖用電量占廠用電量很大比例，可以占到全年廠用電量的一半。如提高采暖效率，節(jié)能10%，就能省出近61萬(wàn)kwh電量。因此，冬季提高后方采暖效率工作顯得尤為重要。李家峽電站自1997年發(fā)電至今，生活基地最早房屋建設(shè)時(shí)間為1995年左右，供暖系統(tǒng)管路及暖氣有的已長(zhǎng)達(dá)近20年，大多數(shù)房間暖氣仍為鑄管暖氣，由于供暖管路老化，熱效率越來(lái)越低。加之以前房屋建筑無(wú)保溫層，散熱相對(duì)較快，因此想提高室溫，就不得不增加電鍋爐投入的加熱功率。因此對(duì)現(xiàn)有的鍋爐，供暖系統(tǒng)管路需要更換和改造，房屋及供暖管路做好保溫措施，才能提高采暖效率和節(jié)約冬季采暖用電。

此外，損耗電量占綜合廠用電量比例很高。2010年至2013年平均損耗電量為1163.585萬(wàn)kwh，占平均年綜合廠用電量48.32%。李家峽電站機(jī)變部分采用單元接線，發(fā)電機(jī)與主變壓器之間設(shè)有機(jī)組出口斷路器，作為并網(wǎng)和解列點(diǎn)，330kV GIS采用一倍半接線方式，廠高變死接于主變低壓側(cè)，雖然這種接線方式靈活，停機(jī)不用考慮倒廠用，但存在以下問(wèn)題：

當(dāng)發(fā)電機(jī)解列后，主變倒掛系統(tǒng)的這種運(yùn)行方式，主變壓器空載損耗就會(huì)白白浪費(fèi)較多電能。尤其對(duì)于來(lái)水量偏少，多年平均流量只有662m3/s，多年平均發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)不足4000小時(shí)的李家峽電站來(lái)說(shuō)，就顯得非常不經(jīng)濟(jì)。

如果電站二期5號(hào)機(jī)組投產(chǎn)后，設(shè)計(jì)年利用小時(shí)數(shù)只有2950小時(shí)，這種弊病將更加突出。

電站主變空載損耗電量計(jì)算如下：

單臺(tái)主變空載損耗電量計(jì)算：

單臺(tái)變壓器空載運(yùn)行小時(shí)時(shí)間×變壓器空載損耗

單臺(tái)變壓器空載小時(shí)時(shí)間=365×24-發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)）

李家峽單臺(tái)SSP7-450000/330主變空載損耗為：172.8kW

單臺(tái)主變空載損耗電能=（365×24-發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)）×172.8（kwh）

李家峽電站一期工程：4臺(tái)機(jī)組，全站主變個(gè)數(shù)：4臺(tái)

2013年經(jīng)查綜合生產(chǎn)月報(bào)，電站全年發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)為：4167.5小時(shí)

電站主變空載損耗電量=（365×24-發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)）×172.8×4

=（8760-4167.5）×172.8×4

=3174336（kwh）

=317.4336（萬(wàn)kwh）

考慮一倍半接線330kV GIS母線長(zhǎng)期不停電的特點(diǎn)，如果廠用變壓器直接利用330kV斷路器分別接入330kV GIS Ⅰ、Ⅱ母來(lái)帶廠用，一來(lái)可以避免啟停機(jī)不用倒廠用。二來(lái)，機(jī)組出口可以不設(shè)斷路器，以節(jié)省投資，按李家峽目前4臺(tái)機(jī)組，可以省出4臺(tái)進(jìn)口ABB大電流發(fā)電機(jī)出口斷路器（GCB）。廠用變壓器空載損耗相比主變損耗很小，能省下較多空載損耗電量。這種對(duì)于多年發(fā)電設(shè)備平均利用小時(shí)數(shù)不足4000小時(shí)的黃河流域電站來(lái)說(shuō)，采用這種方式，經(jīng)濟(jì)效益還是比較客觀。

隨著電網(wǎng)間直流輸配電工程的要求，網(wǎng)上對(duì)大型變壓器操作越來(lái)越謹(jǐn)慎，主變需去磁后才能全電壓充電，要么主變隨機(jī)組一起升壓至額定，用高壓側(cè)斷路器并網(wǎng)。而機(jī)變采用死連接，開(kāi)機(jī)方式就是主變隨發(fā)電機(jī)升壓至額定，用主變高壓側(cè)斷路器并網(wǎng)，就能避免主變?nèi)妷撼潆姇r(shí)，引起的激磁涌流問(wèn)題。發(fā)電機(jī)出口采用大電流母線斷路器后，存在發(fā)熱損耗問(wèn)題，李家峽機(jī)組出力達(dá)320MW（啟動(dòng)定值11.1KA）以上是，發(fā)電機(jī)出口斷路器冷卻風(fēng)機(jī)必須強(qiáng)制投入冷卻。而發(fā)電機(jī)、主變壓器直接連接，就能減少開(kāi)關(guān)發(fā)熱損耗的問(wèn)題。

通過(guò)水電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，2012年、2013年損耗電量占比上升幅度較大，超年廠用電用電量。需要認(rèn)真分析損耗電量上升原因，對(duì)主變壓器實(shí)際損耗進(jìn)行認(rèn)真計(jì)量和計(jì)算，采取措施，降低主變壓器損耗。

3 結(jié)束語(yǔ)

充分利用水電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)各生產(chǎn)數(shù)據(jù)，就能很好的指導(dǎo)水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行工作，從數(shù)據(jù)中抓住提高電站經(jīng)濟(jì)和節(jié)能降耗工作的重點(diǎn)，從而提高電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李家峽發(fā)電分公司運(yùn)行規(guī)程2013.8

[2] 黃河李家峽水電站主要設(shè)備技術(shù)手冊(cè)2003.12

[3] 水輪機(jī)，鄭源等主編2007.4

作者簡(jiǎn)介：

孟繁華（1973—）男 工程師，主要研究方向：水電運(yùn)行、光伏發(fā)電