大型水電站枯平期耗水率增大分析與改善措施

于遠鵬，王 剛

（雅礱江流域水電開發有限公司，四川省成都市 610051）

大型水電站枯平期耗水率增大分析與改善措施

于遠鵬，王 剛

（雅礱江流域水電開發有限公司，四川省成都市 610051）

水電站經濟運行是指通過加強安全生產管理、提高設備可靠性、優化電站機組負荷分配，實現枯平期（1～5月及11～12月）降低耗水率、汛期（6～10月）減少棄水，以充分利用水能資源達到最大限度增發電量目的。對具有季調節水庫的水電站，如何充分利用水資源，合理控制水庫水位，是一項值得探討的課題。本文首先介紹了某水電站的情況，然后根據耗水率的計算公式理論分析了影響因素，接著重點通過對比該水電站相鄰兩年枯水期同一典型月份的月平均耗水率，分析當年耗水率增加的原因，最后提出了相應的改進措施以降低耗水率，增加發電量。同樣也希望本文可以為同類型水電站提質增效提供參考。

耗水率；枯水期；運行方式；措施

1 概述

該水電站位于四川省西南部攀枝花市境內的雅礱江下游，距雅礱江與金沙江的交匯口33 km，是以發電為主的大型水力發電樞紐；壩型為混凝土雙曲拱壩，最大壩高240m[1]。水電站裝機容量330萬kW，多年平均發電量為170億kWh。水庫正常蓄水位1200m，總庫容58億m，調節庫容33.7億m，為季調節水庫。

2015年2月運行值班人員積極向調度申請停機備用（向省調申請停機備用30次，成功申請停機備用26次），機組多數時間是三臺機運行（根據系統要求至少保持三臺機組運行）。但2015年2月機組平均耗水率2.50m3/kWh，而2014年同期（2014年2月）平均耗水率為2.42m3/kWh，比2014年增大了0.08m3/kWh。

2 原因分析

2.1 耗水率影響因素

2.1.1 耗水率的構成

耗水率是指單位電量所消耗的水量[2～3]，以m3/kWh表示。其表達式如下：

耗水率＝發電水量/發電量＝

Q·T/（N·T）＝C/（H·η）

式中：Q——發電引用流量（m3/s）；

H——凈發電水頭，m；

N——機組出力，kW；

η——機組效率；

T——時段長，s；

C——常數（C＝3600/9.81）。

2.1.2 影響耗水率的因素

影響發電耗水率的因素是多方面的， 根據耗水率的概念和水電站水能動力特性公式，耗水率的高低是由發電水頭、負荷、尾調室和振動區等諸多因素決定的。

2.2 廠站耗水率增大分析

現將2015年2月機組平均耗水率較2014年同期增大的原因分析如下：

2015年2月水庫水位由月初1185.55m消落至月末1180.04m，水位下降5.51m，發電用水14.596億m3，發電量5.8342億kWh；2014年同期水庫水位由月初1189.73m消落至月末1177.41m，水位下降12.32m，發電用水21.139億m3，發電量8.7344億kWh。根據耗水率的計算公式，耗水率等于發電用水量除以總發電量。與2014年同期相比，本月發電用水量減少了30.95%，而總發電量減少了33.20%，本月耗水率高于2014年同期。總耗水量與總發電量比較見表1。

通過分析，2015年2月耗水率增大主要有以下幾個因素：

（1）水庫運行水位較2014年同期低。

2015年2月月初水位1185.55m，同比2014年同期月初水位（1189.73m）下降了0.35%。2015年2月平均水位1182.76m（見表2），比2014年同期低0.08%。根據公式P=9.81ηQH，在有功出力一定的前提下，水頭的降低必然使發電流量偏大，水頭的降低是導致機組耗水率增大的一個重要因素。

（2）2015年2月機組發電負荷率較2014年同期大幅偏低。

2015年2月發電量（5.8342億kWh）較2014年同期發電量（8.7344億kWh）下降了33.20%，雖然及時聯系調度停機，使得機組并網臺數（3.15臺/小時，2014年同期4.03臺/小時）大幅降低，機組日平均發電負荷273.99MW，較2014年同期（322.46MW）下降了15.03%，造成機組平均負荷大幅降低。

造成發電負荷率低的原因主要有以下幾個方面：

1）由于2015年春節剛好在2月中旬，春節期間系統負荷輕，對機組負荷率低也有一定的影響。

2）為滿足低谷時段系統電壓靠下限運行，需機組進相運行，多次開機進行調壓；在總有功基本保持不變的情況下，多開一臺機組吸收系統無功，必然降低機組平均負荷率，導致耗水率增大。

2月21日07：57系統電壓528kV，上限527kV，電壓無法調整。執行調度令開機調壓。四臺機運行1.08小時。

2月22日07：51系統電壓528kV，上限527kV，電壓無法調整。執行調度令開機調壓。四臺機運行0.83小時。

2月26日00：02省調令開機調系統電壓至下限。4臺機運行1.15小時。23：01系統電壓529kV，上限527kV，電壓無法調整。執行調度令開機調壓。四臺機運行8.57小時。

2月27日23：01系統電壓528kV，上限527kV，電壓無法調整。執行調度令開機調壓。四臺機運行3.25小時。

3）配合系統試驗及廠內相關試驗，影響機組平均負荷率。

2月為配合系統內復奉直流調試及瀑布溝水電站機組投產試驗等，省調多次令電站在負荷低情況下多開機組運行，以保證更多的旋轉備用容量來滿足系統要求，間接增大了耗水率。

2月27日，08：53 5號機組開機并網進行小修前檢查工作，09：37 5號機組小修前檢查工作結束后聯系省調停機備用時，省調告知系統內有高壓試驗，不同意停機，直到12：46聯系省調將6號機組解列停機備用。期間一直保持四臺機運行，此過程機組平均負荷比較低。

4）4、5號機組進行廠房結構及機組振動測試試驗工作，使得當月平均耗水率增大。

2月28日，配合4、5號機組廠房結構及機組振動測試試驗工作，4號機組從09：11至09：57保持空轉狀態46分鐘，5號機組從10：24至11：06保持空轉狀態42分鐘，此過程總耗水量相應增大。

2月28日，配合4、5號機組廠房結構及機組振動測試變負荷試驗，進行4、5號機組聯合變負荷測試工作。在此期間電站四臺機運行，17：25 5號機組解列停機備用。從12：48至17：25，全廠總有功最高僅1107MW，機組平均負荷比較低。

5）綜合分析。

造成2月耗水率低于2014年同期的原因：①水庫水位低于2014年同期；②2月機組平均負荷遠低于2014年同期，導致耗水率仍有所增加。

3 應對措施

結合影響耗水率的幾個因素，從運行的角度出發，降低機組耗水率的措施有：

（1）優先開啟效率高的機組。2號尾調室底坎高程比1號尾調室低，2號尾調室水位也通常低于1號尾調室水位，而上游水位是一定的，所以4、5、6號機水頭通常高于1、2、3號機。因此在保證兩個尾調室開啟的機組臺數基本一致的前提下，應視具體情況優先開啟2號尾調室機組，以提高機組發電效率。

（2）合理分配機組負荷。機組都已投入AGC省調側半閉環控制，由AGC自動分配機組負荷。在負荷分配方面，AGC程序已經考慮了機組效率問題。但有手控機組存在的時候，要結合機組效率曲線，合理分配機組負荷。

（3）減小運行機組的臺數。隨時監視系統負荷情況，摸清系統負荷變化規律，在具備停機條件時，積極與調度聯系停機備用。

（4）整體來看，枯水期要結合來水情況，合理安排發電負荷，控制水庫水位消落過程，將利于整個枯期降低耗水率，提高發電效益。

4 結束語

由上述分析可能影響耗水率的因素主要為發電水頭和機組運行工況。因此，為減小機組的耗水率，從以上分析得知需要水庫調度相關部門要積極配合電廠的經濟運行，要盡量在枯水期將水位蓄水至高水位運行，同時負責發電計劃的部門應精確合理安排發電計劃，在機組發電水頭高時增大發電量，在機組發電水頭低時宜減少發電量。此外，要根據混流式水輪發電機組運行特性指標，在一定水頭下，機組應盡可能帶滿負荷或者高負荷，即在振動區以上運行，極力避免機組在效率低、工況較差的區間運行，在機組運行平穩的前提下，合理安排運行機組組合方式，使尾水位保持較低。

[1]繆益平，蹇德平， 陳國春． 二灘水電站水庫優化調度及經濟運行實踐[J]． 人民長江．2009（03）．MIAO Yiping， JIAN Deping， CHEN Guochun． Ertan hydropower station reservoir optimal operation and practice of economic operation [J]． The people of the Yangtze river． 2009 （3）．

[2]張勇傳．水電站經濟運行原理[M]．北京：中國水利水電出版社，1998．ZHANG Yongzhuan Economic operation of hydropower station is yong-chuan zhang． Principle [M]． Beijing： China water conservancy and hydropower press， 1998．

[3]周統中，鄭曉丹．水電站機電運行[M]．鄭州：黃河水利出版社，2007．ZHOU Tongzhong，ZHENG Xiao dan． Mechanical and electrical operation [M]． Zhengzhou： the Yellow River water conservancy press， 2007．

[4]陳飛翔． 二灘電站機組經濟運行組合方式研究[J]．華東電力，2011（10）．CHEN Feixiang． Ertan power station unit economy operation combination study [J]． Journal of east China power，2011 （10）．

2016-09-21

2016-12-21

于遠鵬（1974—），男，高級工程師，主要研究方向：從事水電站運行管理工作。E-mail：164554172@qq．com．cn

王 剛（1986—），男，工程師，主要研究方向：從事水電站運行維護工作。E-mail：327295031@qq．com．cn

Large Hydropower Station Is Flat Period Increased ae Analysis and Improvement Measures

YU Yuanpeng，WANG Gang
（Ya Long River Hydropower Development Company， Ltd. Chengdu 610051， China）

means for the economic operation of hydropower station by strengthening safety production management， improve equipment reliability， optimizing the allocation of power plant unit load， achieve dry flat period （January to may and November to December） reduce the ae， flood season （from June to October）reduced the water， to make full use of water resources to achieve maximum increase output.With season regulating reservoir hydropower station， how to make full use of water resources，reasonable control of reservoir water level， is a subject worth exploring.This article first introduces the situation of the hydropower station， and then according to the calculation formula of ae theory analyzes the influencing factors， and then focus on adjacent two years by comparing the hydropower station during dry in same typical mean monthly water rate， analyses the reason of water rate increase this year， finally puts forward the corresponding improvement measures to reduce water rate， increase the capacity.Also hope that this article can provide reference for same type hydropower station to ask quality efficiency.

water rate；during dry；operation mode；measures

TV741

A學科代碼：570．70

10．3969/j．issn．2096-093X．2017．05．016