貴州烏江流域水電站水能利用指標考核評價體系研究

鄒建國(貴州烏江水電開發有限責任公司，貴州 貴陽 550002)

貴州烏江流域水電站水能利用指標考核評價體系研究

鄒建國(貴州烏江水電開發有限責任公司，貴州 貴陽 550002)

為促進水電廠管理水平的提高，合理利用水能，建立了“烏江模型”水能利用指標考核評價體系。簡要介紹了水能利用指標考核評價體系和“烏江模型”評價體系的意義。闡述在確定考核計算基本參數和邊界條件時應注意的原則和參照方法，并對最終的技術成果作詳細總結，同時對“烏江模型”的預期目標進行了展望。研究結果表明，與目前國內考核系統相比，“烏江模型”更加全面、系統、科學、合理。該模型的成功開發與應用，可為烏江梯級增發電量達5%，經濟效益明顯。

水電站;水能利用;指標考核;評價體系;烏江

1 評價體系概況

1.1 評價體系及指標介紹

水能利用指標考核評價體系，又稱水電站節水增發電量考核體系。1986年，水利電力部等根據相關規定制定的《水力發電節水增發電量獎勵實行辦法》中就明確，考核增加水電量應遵照水電站設計的基本原則和實際生產情況進行，并按水電站當年實際來水情況，計算電站考核電量。與當年實際發電量比較，超過考核電量部分為水電站的增發電量，增發電量除以考核電的商稱水能利用提高率。該比率是是節水增發電量考核和衡量水電站生產優劣最主要的指標。

1.2 “烏江模型”評價體系的意義

通常，我國洪水預報以“新安江模型”為代表，烏江流域在國內水電開發中具有一定代表性。從流域來說，有單站又有梯級；從水電站本身來說，有多年調節又有日調節水庫。因此，力求在水能利用指標考核評價體系中開發應用“烏江模型”，具有較好的代表性和推廣價值。

開展“烏江模型”水能利用指標考核評價體系的意義體現在以下幾個方面。

(1) 經濟意義深遠。由于影響水電站發電量增減的因素眾多，經測算，水電站運行優劣可使發電量變化達10%(-5%～+5%)。開展節水增發電量考核活動，可以挖掘這10%的潛力。通常情況下，對原來運行較好的電站，可增加發電量1%～5%；對原來運行較弱的電站，可增加發電量10%，這比火電廠節省煤耗數字更大，可見其經濟效益顯著。

(2) 促進安全生產。在計算考核電量時，已知生產中出現不安全現象對增發電量有重大影響。開展節水增發電量考核活動，可從另一途徑促進生產安全。

(3) 開展科學管理，提高生產管理水平。具體表現如下： ①在計算考核電量過程中，可分析出影響發電量增減的諸因素變化情況，這對后期經濟運行具有指導意義，可使生產部門改進生產目標更加明確; ②實行分級考核、整體計算，從公司到生產部門分門別類地進行系統考核，實施自動化有序管理，形成科學網絡管理系統，有利于各級領導指導生產; ③把計算出的影響發電量增減因素指標相對比，還可在同類型電站間橫向比較;④改進管理辦法，不能事先計劃較為準確的水電站年發電量和預測未來年來水量，而來水量又是發電量最主要的影響因素，因此難以預測水電站來水變化。

水電站設計電量是用以往水文資料得出多年平均發電量。由于水文具有不重復性，且各年來水量不同，發電量不能等同于設計發電量，而來水量的變化幅度遠大于人為活動對發電量的增減。開展節水增發電量考核活動后，可利用當年實際來水計算考核電量，消除天然來水變化的影響。水能利用提高率的變化是生產人員(包括管理人員)在生產中表現的結果。因此，水能利用提高率是有積極性的先進指標，規定它為某值來考核生產是準確可行的，可有效地促進生產。

逐步建立烏江流域水電站水能利用指標考核評價體系，科學考量水庫調度的得失，提升本企業的管理水平十分必要。隨著電力改革的不斷深化，逐步建立實施電力市場，加強水電站經營管理，正確計算成本、努力降低成本、提高經濟效益已成為每一座發電廠的目標。要實現這一目標，需要依靠節水增發電量考核活動等有效措施來實現。“烏江模型”旨在根據水力發電站的實際情況，總結經驗并開發出一套經濟實用的考核運行程序軟件產品，有助于水庫調度管理相關部門做好水電站節水增發電量考核工作，增加梯級水電站的水能利用提高率。

2 理論依據

可將以下13個公式作為依據。

節水增發電量ΔE=實際發電量E實-考核發電量E核+年末水庫后效電量ΔE后

(1)

水能利用提高率γE=增發電量ΔE/考核電量E核

(2)

發電耗水率q=發電水量W發/E實

(3)

發電耗水變率Δq=實際發電耗水率q實-計算發電耗水率q計

(4)

發電水量利用率g=發電水量W發/出庫水量W出

(5)

發電水量利用變率Δg=實際發電水量利用率g實-計算發電水量利用率g計

(6)

綜合出力系數K=發電機組出力N/水頭H×引用流量Q

(7)

(8)

提高用水量(如攔尾水位、超蓄水量)的日增發電量ΔEQ=提高水量ΔWQ/相應發電耗水率q應

(9)

棄水期提高負荷率增發電量ΔEγ=E實-考核棄水期負荷率γ核×棄水歷時T歷×N預

(10)

日調節水庫提高庫水位增發電量的計算公式為

(11)

(12)

式中，ΔEz棄為棄水期增發電量，kW·h;N預核為考核預期出力，MW;Nm實為實際最大出力，MW；β實為實際效率系數；ΔEz非為非棄水期增發電量,kW·h;。ΔEq為非棄水期降低發電水耗增發電量，kW·h;H實為實際水頭,m;H核為考核水頭，m。

ΔEq的計算公式如下

ΔEq=E實-(Q發·T/q核z實)

(13)

式中，Q發為發電流量，m3/s;T為發電時間；q核z實為考核耗水率比實際耗水率的增量。

3 技術路線

熟悉水電站原設計，了解實際運行情況，做到設計原則與實際情況一致。確定考核計算基本技術參數和有關邊界條件，例如流量(包括發電、棄水、出庫、入庫)的審核、綜合出力系數的率定、尾水水位流量關系、機組出力限制線、棄水期發電負荷率和防洪、灌溉、供水、航運等綜合利用項目的約束條件，以及水庫調度圖等修訂或核定。進行這項工作時，應參照以下原則和方法。

3.1 考核原則

(1) 考核要準確。考核項目、考核對象，以及最終計算成果要準確。

(2) 考核靈活實用。既要遵循原設計原則，又要符合當前運行的實際情況；既有整體考核也要有分級部門考核，形成統一體系。

(3) 考核公平公正。對原來運行水平較高的電站要留有余地，對原來運行水平較弱的電站要進行深入挖潛，使不同類型、不同運行水平的電站在考核過程都能夠積極表現，做到考核公平，且具有橫向可比性。

3.2 考核方法

(1) 分級考核。水電站水能利用提高率是水電站上級部門對水電站整體考核的指標。為保證該指標合格或高水平，應對所轄相關部門進行考核，其考核項目可以是平均庫水位、可調小時、綜合出力系數、棄水期發電負荷率、綜合利用項目約束條件、中短期來水預報等。不但要確定以上項目的考核標準，而且應盡量把其換算成電量值。

(2) 所需資料。需要提供電站原設計書水文泥沙和水能規劃手冊；歷年逐旬、逐月平均來水流量和特征值；電站運行期逐旬、逐月水位(壩前、壩后)，流量(發電、棄水、出庫、入庫)、發電量平均值或總數及特征值等。如果壩后有水文站，需提供水文站流量(不同時期的瞬時和逐日、逐旬平均值)資料；修改設計資料；有關水庫運用研究成果。

4 “烏江模型”主要功能

(1) 收集水電站、水電公司節水增發電量及各相關參數計算方法。根據水電站不同調節能力和運行方式，研究相應統一的計算方法，形成統一、科學、合理、定量并有可比性的節水增發電量考核計算辦法。

(2) 為保證考核工作的嚴肅和嚴謹性，建立專門、統一的考核基礎資料數據庫。保存考核K值、日負荷率、各特征曲線等資料，建立相應的權限管理機制，由集團公司統一核實和批準資料的設置和更新，并開發數據資料的管理模塊。

(3) 開發統一的平臺數據接口，從水電站、水電公司不同平臺提取采集、預報等數據，并開發各參數計算模塊。

(4) 在此基礎上，開發節水增發電量考核軟件，確保特征數據可配置性、界面和操作流程統一性和同類型電站計算方法的統一性。

(5) 開發考核結果的圖形、表格展示和歷史計算結果管理模塊。

(6) 開發系統維護管理加密系統。參數一旦率定，任何人不能任意修改。若需要修改，要經過一定的授權才能進行，并在日志中作詳細的修改紀錄。

(7) 自動生成總結報告。

5 最終成果及預期目標

5.1 技術成果

經過分析、計算、建模和編程，最終形成總的技術成果如下。

(1) 制作以日、旬、月為時段，按實際來水計算增發電量和年水能利用提高率的軟件。該軟件應輸出的成果有年節水增發電量計算表，內容包括庫水位(時段初或末)、相應蓄水量、流量(發電、棄水、出庫、入庫)、平均水位、平均水頭、增發電量、水量利用提高率，并列出實際入庫流量、水位和電量等。在年節水增發電量計算表中,主要項目有各種水位、流量(或水量)、電量、過程線圖和計算與實際值比較圖，計算與實際庫水位在調度圖上展示等多張圖。

(2) 水庫運行評價指標和部門考核小指標的數值，如發電耗水率及變率，發電水量利用率及變率，綜合出力系數，各關鍵庫水位、棄水期發電負荷率，季調節水庫預泄攔尾水量，年調節水庫汛末超蓄水量，機組可調小時，綜合利用項目約束條件執行情況等，并全部換算成電量值,形成考核綜合情況表。

(3) 考核總結成報告。

(4) 最終成果通過考核計算數字和展示圖展示。年末，由考核管理部門根據考核計算情況進行分析、評價，形成考核總結或報告。

5.2 預期目標

與目前國內考核系統相比，“烏江模型”應達到如下目標：①克服自然來水的影響因素，做到考核體系不受來水豐枯影響； ②建立全面綜合的考核體系，并細化到各個部門，該體系不會產生以往單獨追求低水耗等現象； ③考核指標量化、精細，避免人為調整參數的現象；④重新率定設計指標，使管理更加科學、合理；⑤避免年終算賬的現象，在運行中實時對運行提供可靠的調度方案，為生產計劃修正提供有力支持。

其總體目標是“加強管理、科學挖潛、節水發電、增創效益”。

6 結 語

近年來，我國水電事業得到了較大發展，烏江梯級水電站已開發建設完畢，干支流上形成的水庫群給水庫調度和管理帶來了新的契機，同時也提出了新的問題和要求。建立科學、合理、統一的水能利用指標考核機制，科學、合理地評價水調工作的成果，有助于提高水調工作者的責任感和積極性，促進水調科學和技術的發展，有效地利用水力資源，提高水電工程的投資效益，為國家經濟發展提供更多的綠色能源,防洪減災,為安全穩定的經濟建設提供保障，可以帶來巨大的社會與經濟效益，意義深遠。

(編輯：唐湘茜)

2015-04-09

鄒建國，男，貴州烏江水電開發有限責任公司，副總工程師，貴州省水力發電工程學會秘書長，教授級高級工程師.

1006-0081(2015)04-0057-03

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