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        抽水蓄能機組按設(shè)計能力運行問題分析與解決

        2017-04-07 16:29:33汪軍元葉煒敏
        水電站機電技術(shù) 2017年9期
        關(guān)鍵詞:華東水頭水位

        汪軍元,葉煒敏

        (華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司,浙江天臺317200)

        抽水蓄能機組按設(shè)計能力運行問題分析與解決

        汪軍元,葉煒敏

        (華東桐柏抽水蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司,浙江天臺317200)

        通過對抽水蓄能電站按設(shè)計能力運行現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查,分析抽水蓄能電站按設(shè)計能力運行的特點,總結(jié)出抽水蓄能電站按設(shè)計能力運行存在的水庫安全、機組運行方式、維護檢修、對電網(wǎng)的作用等方面九個問題,并找出其中最為迫切、重要的三個問題,在實際中尋找解決的方法。

        抽水蓄能機組;設(shè)計能力;發(fā)電抽水計劃;不穩(wěn)定運行;安全

        1 引言

        2016年1月,因電網(wǎng)公司發(fā)展需求,抽水蓄能電站需要按設(shè)計能力運行。各抽水蓄能電廠在2016年之前,罕有按設(shè)計能力運行的情況,2016年2月,開始按設(shè)計能力運行。抽水蓄能機組按設(shè)計能力運行,在機組運行方式安排、機組穩(wěn)定運行、水工建筑物安全、電站設(shè)備消缺、電站檢修計劃安排等遇到了之前所沒有的問題,這些問題目前還沒有滿意的成熟的解決方案,因此有必要進(jìn)行研究。

        2 現(xiàn)狀與問題

        2.1.狀調(diào)查

        以華東某廠為例,截止2016年9月30日,發(fā)電16.11億kW·h,去年同期8.50億kW·h,增長89.5%;抽水19.42億kW·h,去年同期10.17億kW·h,同去增90.9%;機組啟停4 236次,去年同期2 420次,增長75%;機組運行12 289 h,去年同期6 385 h,增長92.4%。2016年發(fā)現(xiàn)缺陷201條,去年同期82條,同比增長145%。

        2.2.設(shè)計能力運行特點

        1)機組運行時間長,抽發(fā)電量大。

        2)上、下庫水位變幅大。最高水頭更高,最低水頭更低。

        3)運行方式復(fù)雜。

        2.3.設(shè)計能力運行存在的問題

        1)上下庫防洪壓力增大

        抽水結(jié)束后,上水庫水位運行在高位區(qū),上庫防洪壓力增大。以華東某廠為例,2015年,抽水結(jié)束后,上庫水位在395.5 m,距離征地淹沒線396.27 m,有0.7 m裕度,防洪壓力不大。而2016年抽水結(jié)束后,上庫水位396 m,只有0.2 m裕度,考慮到華東某廠上庫有來水,又處在浙江沿海,有梅雨、臺風(fēng),有不可確知的強降雨,因此防洪壓力很大。同時華東某廠上庫四周有村莊及農(nóng)田,若上庫水位超過正常運行水位,還有可能造成和地方上的糾紛。

        發(fā)電結(jié)束后,下水庫水位運行在高位區(qū),下庫防洪壓力增大。實際運行中發(fā)現(xiàn),若水庫有多余水量,在發(fā)電計劃未結(jié)束后,發(fā)現(xiàn)下庫水位已高,此時不得已將發(fā)電機組停機,影響發(fā)電計劃。這種情況在運行中容易忽視,需特別注意。

        2)發(fā)電后期,機組帶不足負(fù)荷與運行不穩(wěn)定

        發(fā)電后期,水頭低,機組帶不足負(fù)荷與運行不穩(wěn)定。以華東某廠為例,當(dāng)上庫水位383 m以下繼續(xù)發(fā)電,振動、擺度明顯加大,對機組運行不利,負(fù)荷也帶不到額定值,庫水位至382.5 m時,負(fù)荷降低將接近或達(dá)2%的華東電網(wǎng)考核值,將被兩個細(xì)則考核;382.5 m以下繼續(xù)發(fā)電,負(fù)荷繼續(xù)降低,振動、擺度超過設(shè)置的報警值,對機組運行極為不利。

        3)抽水后期,機組運行不穩(wěn)定

        理論上,抽水后期,抽水水頭高,機組運行將不穩(wěn)定。機組按設(shè)計能力發(fā)電抽水,抽水后期,水頭較之以前會更高。

        4)對大壩、庫岸安全運行不利

        上下庫水位變幅大,且變化更為頻繁,對大壩、庫岸破壞影響加劇。2016年機組按設(shè)計能力發(fā)電抽水以來,華東某廠公司1~4月,大壩滲漏水、位移及庫岸穩(wěn)定方面未發(fā)現(xiàn)有明顯變化。5月,下庫庫岸一處山體出現(xiàn)裂縫,現(xiàn)不能完全證明是由今年以來下庫水位變幅增大引起的,但這方面可能性很大。且之后有無擴大均勢,需要觀察。

        5)機組磨損大,維護壓力增大

        近1年運行表明,機組運行時間長,機組磨損增大,尤其是機組發(fā)電到后期,振擺加劇,機組構(gòu)件易產(chǎn)生松動;繼電器接點、保護及監(jiān)控等回路接線易松動,自動化元器件誤動、拒動概率增加。以華東某廠為例,自2016年按設(shè)計能力運行以來,機組缺陷比2015年增加約1倍。2016年7月后,在定檢時也發(fā)現(xiàn),4臺機定子波紋片均開始有不程度的竄出。另一方面留給設(shè)備消缺、維護的時間相對縮小,增大了設(shè)備消缺、維護的難度。兩方面都增大了設(shè)備維護壓力。

        6)影響當(dāng)日發(fā)電抽水計劃完成

        備用機組少或沒有,可能影響當(dāng)日發(fā)電抽水計劃。2016之前,一般是2、3臺機發(fā)電或抽水,有1臺或2臺備用機組,當(dāng)有機組開機不成功或運行中跳閘,可開備用機組,不影響當(dāng)日抽發(fā)電計劃(96點曲線),對電網(wǎng)無影響。而2016年機組按設(shè)計能力發(fā)電抽水以來,備用機組少,有時要求機組滿發(fā)或滿抽,就完全沒有備用機組,當(dāng)有機組開機不成功或運行中跳閘,則影響當(dāng)日抽發(fā)電計劃,對電網(wǎng)也有影響。

        7)抽水啟動可靠性降低

        抽水啟動,可選用背靠背和SFC啟動方式,但最后一臺機不能用背靠背方式,只能用SFC一種方式,且啟動最后一臺機時SFC已長時間運行,SFC運行可靠性相對下降,因而最后一臺機組啟動成功率會相對比較低。

        由于發(fā)電量大,上庫最低水位比以往低,3月某天凌晨,背靠背抽水調(diào)相啟動時,發(fā)生拖動機開限壓開度,被拖動機轉(zhuǎn)速達(dá)不到要求,而啟動不成功。

        8)抽蓄機組電網(wǎng)調(diào)節(jié)作用削弱

        機組按設(shè)計能力發(fā)電抽水,備用機組少,特別是機組滿發(fā)或滿抽,完全沒有備用機組,抽蓄機組充當(dāng)電網(wǎng)事故備用的功能被削弱,滿開機發(fā)電,蓄能電廠失去了緊急發(fā)電備用功能,當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生大機組跳閘或區(qū)外大功率輸電線路跳閘時,蓄能電廠緊急支援功能將無法發(fā)揮作用;滿開機抽水,蓄能電廠失去緊急負(fù)荷備用功能。

        9)發(fā)電抽水計劃安排困難

        一是機組按設(shè)計能力發(fā)電抽水,對發(fā)電抽水計劃精度要求特別高,這方面壓力也就更大;二是計劃安排中因發(fā)電點數(shù)多,計劃緊密,曾出現(xiàn)過上午發(fā)電與下午抽水計劃之間沒有時間間隔,出現(xiàn)電站機組一邊發(fā)電狀態(tài)同時又有機組抽水調(diào)相啟動情況;三是由于運行方式變換,給日計劃96點安排造成了干擾,發(fā)電抽水點數(shù)計劃常達(dá)不到理想狀態(tài)。當(dāng)運行方式變化時,計劃極易出錯。

        3 問題的解決

        3.1.鍵問題

        對兩種運行方式存在的問題,從迫切性、當(dāng)前危害性、重要性三個方面,確定三個關(guān)鍵問題:1)發(fā)電抽水計劃安排困難;2)發(fā)電后期,機組帶不足負(fù)荷與運行不穩(wěn)定;3)抽水啟動可靠性降低。

        3.2.對發(fā)電抽水計劃安排困難

        變更運行計劃,制定方法,制作實用、簡易的水位—點數(shù)表,可以方便、精確計算庫水位,由此合理安排抽水發(fā)電點數(shù)(計劃),很好解決了發(fā)電抽水計劃安排困難這一難題。

        3.3.對“抽水啟動可靠性降低”

        對于背靠背啟動時,因水頭低,拖動機開限壓開度,相應(yīng)的對策是合理抬高拖動機空載開度??紤]到提高機組空載開限后,在水頭高時,機組發(fā)電開機可能過速,影響機組安全,我們采用空載開限隨水頭大小動態(tài)跟蹤的方法,即水頭低時,空載開限大,水頭高時,空載開限小。實踐表明,這一方法有效解決了背靠背啟動時,拖動機開限壓開度,機組開機不成功的問題。

        為提高抽水啟動可靠性,我們加大了SFC的維護力度,加大了尾水管浮子等自動化元器件的維護力度。

        3.4.對“發(fā)電后期,機組帶不足負(fù)荷與運行不穩(wěn)

        定”

        以華東某廠為例,采取以下措施:積極主動與調(diào)度計劃處溝通,上庫水位382.5 m以下時,該廠機組降出力運行,單機負(fù)荷280 MW,采用“總點數(shù)不變,但出力減少,運行時間增加”的做法,經(jīng)過一段時間運行表明,這樣做既保證了電站機組的發(fā)電量,同時機組的振動、溫度也在合格之類及解決機組帶不到計劃負(fù)荷而被考核的問題。為不被考核和滿足機組穩(wěn)定運行,該廠2016年之前上庫最低水位為382.5 m,而2016年上庫最低運行水位378.9 m,但機組運行平衡、未被國網(wǎng)華東分中心考核,極大提高了機組的可用性。

        4 結(jié)論

        抽水蓄能電站按設(shè)計能力運行,使機組在穩(wěn)定運行、大壩安全、運行維護、計劃調(diào)度、在電網(wǎng)中的作用諸多方面都面臨新的問題,產(chǎn)生了新的困難,通過在實踐中努力,大部分問題都得到了較好解決。抽水蓄能電站按設(shè)計能力運行,作為一新生事物,運行時間不長,其中的問題,還有待在實際中暴露與發(fā)現(xiàn),其解決方法也需在實踐中摸索。而這運行方式本身也還有很多值得探討商榷的地方。

        TV743

        B

        1672-5387(2017)09-0070-03

        10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.024

        2017-06-19

        汪軍元(1975-),男,高級工程師,從事抽水蓄能電站運行、安全管理、計劃調(diào)度等工作。

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