簡永明(貴州烏江水電開發(fā)有限責任公司 水電站遠程集控中心,貴州 貴陽 550002)

貴州構(gòu)皮灘水電站500 kV母線電壓偏高對節(jié)能的影響

簡永明(貴州烏江水電開發(fā)有限責任公司 水電站遠程集控中心,貴州 貴陽 550002)

自2009年投運發(fā)電以來，構(gòu)皮灘水電站開始暴露出一些問題，比如在低谷時段運行時，水電站500 kV母線的電壓會出現(xiàn)偏高，致使電站的發(fā)電耗電量升高，對節(jié)能降耗工作產(chǎn)生了不良的影響。為此,展開了分析研究工作，以探討可行的解決方案和措施。對該電站所存在的問題、問題的查找與分析研究過程，以及最終所采取的應(yīng)對措施等作了介紹。

母線電壓;電壓偏高;節(jié)能;方案研究;構(gòu)皮灘水電站

1 概 述

構(gòu)皮灘水電站是貴州烏江水電開發(fā)有限責任公司(以下簡稱“烏江公司”)在烏江干流上開發(fā)的第5級電站，電站位于貴州省余慶縣境內(nèi)的烏江干流上，裝機容量為3 000 MW(5×600 MW)，保證出力為746.4 MW，多年平均發(fā)電量為96.82億kW·h。構(gòu)皮灘電站單獨運行時，具有年調(diào)節(jié)能力;與上游水庫聯(lián)合運行時，具有多年調(diào)節(jié)能力。電站具有良好的發(fā)電、調(diào)峰、備用等性能，是貴州省不可多得的優(yōu)秀電源點，電站通過兩回500kV線路并入500 kV的施秉變電站。在調(diào)度關(guān)系方面,構(gòu)皮灘水電站屬于南網(wǎng)總調(diào)直接調(diào)度管轄，電站值班受令地點已在2009年8月轉(zhuǎn)移到烏江公司水電站遠程集控中心(以下簡稱“烏江公司集控中心”)。

2 500 kV母線電壓偏高問題

貴州電網(wǎng)在負荷低谷時段,部分500 kV系統(tǒng)向220 kV系統(tǒng)下送較多的無功功率，且500 kV部分電站需進相運行。

構(gòu)皮灘水電站無高低抗充電無功補償裝置，共有約85 MVar的充電無功未被補償，在小方式或水電站開機較少的情況下，電站500 kV母線電壓偏高。因此,需要電站保持部分機組進相運行或停運部分線路，才能將500 kV母線電壓控制在合理范圍之內(nèi)。

3 曾經(jīng)采取的措施

針對構(gòu)皮灘水電站500 kV母線電壓偏高問題，烏江公司集控中心主要采取過以下措施。

(1) 保留1臺機進相運行。烏江公司集控中心根據(jù)南網(wǎng)總調(diào)安排，在構(gòu)皮灘電站低谷時段無發(fā)電計劃時，保留1臺機并網(wǎng)空轉(zhuǎn)(空帶少量有功負荷)進相調(diào)壓運行方式。該方式雖然能夠?qū)?gòu)皮灘電站低谷時段500kV母線電壓調(diào)整至電網(wǎng)規(guī)定的許可范圍內(nèi)，但會造成構(gòu)皮灘水電站機組長時間地空載或輕載運行，這樣就會導致每日增加構(gòu)皮灘水電站機組的耗水量超過100萬m3，折算電量約為40萬kW·h。這樣,對構(gòu)皮灘水電站的經(jīng)濟運行造成了嚴重的負面影響。

(2) 停運500 kV線路調(diào)壓。在2010年以前，烏江公司集控中心通過與中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心(以下簡稱“南網(wǎng)總調(diào)”)協(xié)調(diào)，申請總調(diào)同意構(gòu)皮灘水電站低谷時段采取停一回500 kV線路的方法調(diào)整系統(tǒng)電壓。在多數(shù)情況下，構(gòu)皮灘水電站停運一回500 kV送出線路后，500 kV母線電壓能夠降低至電網(wǎng)規(guī)定的許可范圍內(nèi)。但采用停運一回500 kV送出線路調(diào)壓的方式會,增加構(gòu)皮灘水電站的安全風險，單回線運行期間,如乘下一回500 kV送出線路再跳閘，將造成構(gòu)皮灘水電站整體與系統(tǒng)解列,甚至是全電站失壓。正因為如此，總調(diào)值班調(diào)度員批準構(gòu)皮灘水電站采用停500 kV線路進行調(diào)壓的次數(shù)不是很多，2011年以后基本沒有再使用。

4 當前存在的問題

在負荷低谷時段，貴州電網(wǎng)為了平衡500 kV電網(wǎng)過剩的無功功率，不僅是500 kV變電站低壓電抗器全部投入，還需要接入500 kV電網(wǎng)的發(fā)電機組所帶無功出力采取進相的方式運行。

由于考慮到單回線路運行會使構(gòu)皮灘水電站安全風險大大增加，因此自2012年以后，總調(diào)不再同意構(gòu)皮灘水電站在低谷時段采取停一回500 kV線路的方法調(diào)整系統(tǒng)的電壓。為了保證構(gòu)皮灘水電站500 kV母線電壓能夠維持在正常范圍內(nèi)，總調(diào)安排構(gòu)皮灘水電站在低谷時段至少應(yīng)保留1臺機帶低負荷并網(wǎng)運行調(diào)壓。而這種調(diào)壓方式對構(gòu)皮灘水電站的經(jīng)濟運行非常不利。

通過對構(gòu)皮灘水電站2013年7月11～14日運行數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)在高峰時段,全電站的總出力在2 000 MW及以上時，平均發(fā)電耗水率為2.34 m3/kW·h；在低谷時段，全電站的總出力約60 MW運行時，電站的平均發(fā)電耗水率為2.68 m3/kW·h，亦即低谷時段的發(fā)電耗水率比高峰時段的高0.34 m3/kW·h。按照構(gòu)皮灘水電站每天低谷時段和平段開機10 h以配合電網(wǎng)的調(diào)壓計算，日增發(fā)電耗水量為22.1萬m3，折算成電量為9.44萬kW·h，所造成的直接經(jīng)濟損失超過2.5萬元。烏江公司每年因此而造成的經(jīng)濟損失超過400萬元。

5 措施和建議

為了使有限的水能資源能夠得到充分利用，建議考慮在構(gòu)皮灘水電站500 kV母線上加裝高壓電抗器，以補償500 kV輸電線路電容和吸收線路所產(chǎn)生的充電功率，徹底解決構(gòu)皮灘水電站500 kV母線電壓偏高的問題。

構(gòu)皮灘水電站兩回500 kV送出線路皮施甲線、皮施乙線的線路長度分別為78 km，且均為4×LGJ-630/45型導線，兩回線路充電無功功率分別為85 Mvar。根據(jù)構(gòu)皮灘水電站夜間機組進相120 Mvar即可保證500 kV母線電壓在正常范圍的實際情況，建議可在常用的500 kV 3種容量電抗器(120,150,180 Mvar)中選擇一種。至于高壓電抗器的型號和安裝地點，可通過與南網(wǎng)總調(diào)商議后、征求設(shè)計單位的意見進行選擇。

工程投資可以參考廣西巖灘電站500 kV巖平線工程，由中國南方電網(wǎng)公司和烏江公司共同分攤。

6 效益預測

據(jù)粗略估計，構(gòu)皮灘水電站加裝高壓電抗器工程的總投資為3 500萬元。按不加裝高抗每年經(jīng)濟損失為400萬元計算，用9 a的時間, 可以將投資以減少損失的方式補回來。9 a以后，每年的節(jié)水增效將超過400萬元。

構(gòu)皮灘水電站實施加裝高壓電抗器工程以后，每年可節(jié)水增發(fā)電量超過1 500萬kW·h，將其折算成標煤，為0.6萬t，可減少二氧化碳排放1.5萬t，減少二氧化硫排放0.05萬t，顯然,社會效益巨大。

7 結(jié) 語

構(gòu)皮灘水電站自2009年投產(chǎn)發(fā)電以來，存在低谷時段或小方式運行情況下500 kV母線電壓偏高的問題，曾經(jīng)使用過開機進相運行和停運500 kV線路方式來調(diào)壓的措施。然而，考慮到電網(wǎng)的安全風險，不能繼續(xù)使用停運500 kV線路的調(diào)壓方式。目前使用的開機進相運行調(diào)壓方式,造成構(gòu)皮灘水電站發(fā)電耗水率增加，嚴重影響到了電站的經(jīng)濟運行。因此,建議考慮在該電站加裝高壓電抗器，以徹底解決其500 kV母線電壓偏高的問題，同時，也可以減少電站不必要的水量損耗，促使烏江梯級水電站節(jié)能降耗，為使烏江梯級水電站充分利用好有限的水力資源，實現(xiàn)發(fā)電效益最大化創(chuàng)造有利條件。

(編輯:趙秋云)

2015-04-09

簡永明，男，貴州烏江水電開發(fā)有限責任公司水電站遠程集控中心,工程師.

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