淺析高鳳山水電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

吉超

（中廣核洪雅高鳳山水力發(fā)電有限公司，四川眉山620360）

淺析高鳳山水電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

吉超

（中廣核洪雅高鳳山水力發(fā)電有限公司，四川眉山620360）

水電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行就是在保證電廠安全的前提下，發(fā)好電、多發(fā)電。但是如何才能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的目標(biāo)是一項(xiàng)中小型水電廠應(yīng)該研究和探討的課題。本文通過介紹高鳳山電廠的實(shí)際情況，從安全發(fā)電和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行兩個(gè)方面進(jìn)行闡述，結(jié)合近幾年來的運(yùn)行管理實(shí)踐，分析水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響因素，提出應(yīng)對措施。

安全發(fā)電；經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；管理實(shí)踐；水電站

高鳳山水電站位于洪雅縣中保、東岳、羅壩三鎮(zhèn)交界地帶，距洪雅縣城約20 km，交通十分方便。該工程為清衣江干流開發(fā)的梯級電站之一，為典型河床式水電站，設(shè)計(jì)正常蓄水位502 m，正常蓄水位以下庫容2 580萬m3，具有330萬m3的日調(diào)節(jié)能力。電站總裝機(jī)容量3×27MW，采用三臺軸流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(jī)組，設(shè)計(jì)水頭17 m，引用流量3×187 m3/s。電站在枯水期可保證出力16.7 MW，年利用小時(shí)數(shù)5 451 h，預(yù)計(jì)年發(fā)電量4.088億kW·h。

1 水電站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的意義和要求

水電站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不僅是緩解能源緊缺，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的要求，還是提升企業(yè)管理水平和盈利能力的需要。如何提高水電站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平是一個(gè)系統(tǒng)工程，它有以下要求：

1.1 安全生產(chǎn)是水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提

經(jīng)濟(jì)效益以安全生產(chǎn)為基礎(chǔ)，沒有安全生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益就失去意義。經(jīng)常事故停運(yùn)的機(jī)組談不上經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，較高的設(shè)備健康水平及檢修質(zhì)量是機(jī)組安全運(yùn)行的前提。

1.2 有效的技術(shù)管理體系是水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證

設(shè)置專門的權(quán)威的技術(shù)管理機(jī)構(gòu)，全權(quán)負(fù)責(zé)跟蹤研究全廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況，了解全廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的現(xiàn)狀，分析經(jīng)濟(jì)指標(biāo)變化原因，及時(shí)出臺有效的技術(shù)方案和措施并嚴(yán)格執(zhí)行，保證水電站始終處于良好的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行狀況。

1.3 高素質(zhì)職工隊(duì)伍是水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵

職工是提高水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主體。建立公正合理的競爭激勵(lì)機(jī)制，充分發(fā)揮職工的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造力，不斷培養(yǎng)高素質(zhì)的職工隊(duì)伍對于發(fā)電企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)性工作有著至關(guān)重要的推動(dòng)作用。

2 水電站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響因素及應(yīng)對措施

水電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行很大程度上依賴于發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。根據(jù)高鳳山水電站近幾年來的安全運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析總結(jié)了影響水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的各種因素及應(yīng)對措施，我們從兩個(gè)方面來入手：一是安全發(fā)電；二是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

安全發(fā)電主要有巡視檢查、缺陷（應(yīng)急）處理和應(yīng)急演練；

經(jīng)濟(jì)運(yùn)行主要有水庫調(diào)度優(yōu)化、發(fā)電調(diào)度優(yōu)化及電量差價(jià)優(yōu)化三方面。

2.1 安全發(fā)電

安全運(yùn)行是一個(gè)電廠最基本的保證，沒有安全就談不上生產(chǎn)，就沒有效益，所以一定要保證機(jī)組的安全運(yùn)行。

2.1.1 定期巡視檢查

高鳳山電廠從開始發(fā)電到現(xiàn)在已經(jīng)11年了，一些設(shè)備已經(jīng)陳舊老化，雖然中途進(jìn)行過一些技改，但是主設(shè)備沒有更換，這使得定期巡視檢查極為重要。高鳳山電廠設(shè)有5個(gè)運(yùn)行值，1個(gè)ONCALL值；ONCALL值的主要任務(wù)就是巡視檢查，運(yùn)行值在上班期間不定時(shí)進(jìn)行2次巡視檢查，最大程度上保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。

ONCALL值每日對設(shè)備進(jìn)行一次巡檢，對部分區(qū)域同步進(jìn)行點(diǎn)檢，歷時(shí)3～5 h，巡（點(diǎn)）檢后及時(shí)向中控室值長進(jìn)行匯報(bào)，并對當(dāng)天發(fā)現(xiàn)的缺陷和隱患進(jìn)行記錄，向維護(hù)部主任匯報(bào)；及時(shí)填寫定期工作記錄，對以后巡（點(diǎn)）檢過程中需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)，每月對隱患設(shè)備進(jìn)行跟蹤觀察，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

以2013年8月6日發(fā)現(xiàn)的缺陷為例，ONCALL人員早上在巡視過程中發(fā)現(xiàn)1號機(jī)組控制環(huán)上面有一灘油混水液面，下機(jī)架蓋板上有明顯的水滴落下，為了確保機(jī)組的安全運(yùn)行，ONCALL人員立即向中控室值長匯報(bào)，值長將負(fù)荷轉(zhuǎn)移至3號機(jī)組并停下1號機(jī)組，在做好安全措施后進(jìn)風(fēng)洞進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)推力油盆油位已經(jīng)到高位并溢出，值長立即通知還在開會(huì)的廠領(lǐng)導(dǎo)及部門主任，到現(xiàn)場檢查后定性為I級缺陷要求立即進(jìn)行處理，確保了機(jī)組的安全運(yùn)行。2.1.2缺陷管理

由于水電的特殊性這就要求水電機(jī)組及其輔助設(shè)備具有較高可靠性。高鳳山電廠設(shè)備陳舊老化，各種缺陷較多，處理難度大，維護(hù)人員少，在運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)缺陷后就需要及時(shí)的進(jìn)行消缺。電廠為了保證消缺質(zhì)量和消缺效率制定缺陷管理制度，并將消缺率和兩票管理納入了績效考核。

由于設(shè)備從正常到出現(xiàn)事故隱患是一個(gè)漸變的過程，這些漸變的過程都是有特征的，如漏氣（油），外形變化，振動(dòng)，有異響，隨著氣（油）越漏越多，響聲越來越大，假如未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，事故可能會(huì)發(fā)生。定期巡視檢查就顯得極為重要了，在發(fā)現(xiàn)缺陷后應(yīng)及時(shí)記錄，建立臺帳，并定時(shí)進(jìn)行設(shè)備缺陷分析，為以后設(shè)備檢修提供依據(jù)。

在發(fā)現(xiàn)缺陷后對缺陷的處理是至關(guān)重要的，我站對常用設(shè)備、易損設(shè)備進(jìn)行分類管理，在采購時(shí)優(yōu)先采購，保證及時(shí)更換故障設(shè)備，在維護(hù)工作過程中，倒閘操作也是非常重要的，我們嚴(yán)格按照兩票三制來辦理，確保無人為事故，保證人身設(shè)備安全。

例如ONCALL人員在巡視過程中發(fā)現(xiàn)頂蓋泵水位跳動(dòng)較大，實(shí)際觀察水位變化不大；通知維護(hù)人員檢查后發(fā)現(xiàn)液位傳感器故障，更換后正常。

由于人員和設(shè)備的原因，我們在設(shè)備巡視上還有一些可以加強(qiáng)的地方，比如采購一些高科技的設(shè)備檢測儀器如熱成像儀、氣體在線監(jiān)測儀等，以發(fā)現(xiàn)肉眼難以觀察到的一些缺陷；在現(xiàn)有人員的基礎(chǔ)上增加巡檢人員，實(shí)現(xiàn)設(shè)備區(qū)域化專人管理等。

2.1.3 應(yīng)急演練

高鳳山電廠每月組織一次事故應(yīng)急演練，充分做到事故前有準(zhǔn)備，事故發(fā)生后能及時(shí)有效的進(jìn)行控制、處理。每月一次的培訓(xùn)工作進(jìn)一步提高了運(yùn)維人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)和能力，在面對人員少和突發(fā)情況下，機(jī)組安全有了多一份的保障。

在汛期，青衣江流域來水較為猛烈，經(jīng)常會(huì)攜帶大量的泥沙和渣渣，嚴(yán)重影響我們技術(shù)供水的壓力。為了保證技術(shù)供水有正常的壓力值，就需要給技術(shù)供水泵的濾水器清渣。高鳳山電站為確保安全度汛，在汛期開展了技術(shù)供水壓力不足的應(yīng)急演練，通過應(yīng)急演練，在維護(hù)人員不足的時(shí)候，運(yùn)行人員也可以帶隊(duì)對技術(shù)供水濾水器進(jìn)行清渣工作，保證了機(jī)組的安全運(yùn)行。

2.2 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的方式可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行工況優(yōu)化，從而節(jié)約用水，增加發(fā)電量。

2.2.1 水庫調(diào)度優(yōu)化

高鳳山水電站水庫庫容小，為日調(diào)節(jié)水電站，機(jī)組運(yùn)行水頭低，流量大。因此，電站發(fā)電量在很大程度上由河水的徑流量決定的。如何使徑流水發(fā)揮最高效益，這就要求對水庫進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。

要提高水電站的發(fā)電效益，降低水電站的發(fā)電耗水，充分利用有限的水量多發(fā)電，就要對水電站的機(jī)組運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。根據(jù)水電站的水輪發(fā)電機(jī)組的出力公式：

P=9.81ηQH/103

式中，P-機(jī)組發(fā)電有功功率，即出力，單位為kW；Q-機(jī)組單位時(shí)間耗水量，單位為m3/s；H-水庫的水頭，單位為m；η-機(jī)組的運(yùn)行效率。

可以看出水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的就是要在電站出力一定的情況下，使機(jī)組總的耗水量為最小。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)可以采用兩種方法：一是提高水電站的運(yùn)行水頭H，二是使水輪機(jī)運(yùn)行在效率η高的區(qū)域。

水輪機(jī)輸出功率與輸入水輪機(jī)水流功率之比值就稱之為效率，其值一般為80%～95%，我們這里固定取85%。除此之外，就只能夠在運(yùn)行水頭上下功夫了，水頭的提高能進(jìn)一步的減小耗水量，從而達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

大家知道工作水頭=前池水位-尾水位，所以高鳳山電站從前池水位和尾水位兩方面采取了措施。因?yàn)楦啉P山水庫自建立以來只經(jīng)歷了幾次停機(jī)拉砂，庫區(qū)砂石緩慢淤積，在壩體以及庫區(qū)建筑物不變的情況下，庫區(qū)蓄水量減小，對水頭的影響較大。高鳳山電站分別在汛期和枯期采取不同的措施對水頭進(jìn)行更一步補(bǔ)充，汛期來水量較大，渣渣較多，我們在確保安全水位的前提下，盡量提高水位，及時(shí)對機(jī)組攔污柵進(jìn)行清渣，確保機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。枯期來臨后，發(fā)電機(jī)組流量減小，我們盡量保證水位在正常水位之上，這樣一來水頭就比額定水頭17 m多，最多的時(shí)候能夠達(dá)到19 m，最大限度的提高工作水頭也是減小耗水量的重要方法。

除了提高前池水位，我們還從尾水位方面進(jìn)行了著手。在2014年4月份，高鳳山電站進(jìn)行了尾水清淤工作，我們可以通過表1數(shù)據(jù)來看看尾水清淤工作后結(jié)合前池采取措施提高工作水頭對經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要作用（該數(shù)據(jù)是在保持前池水位不變的前提下）。

表1 高鳳山電站尾水位清淤前后對比表

從表1可以看出，本次尾水渠清淤效果明顯，尾水位在相同負(fù)荷時(shí)至少下降了0.4m。我們通過以下計(jì)算來看有多少差值：

①在以額定水頭17 m，η值為0.85計(jì)算，負(fù)荷10 MW時(shí)的下泄流量為70.5 m3/s；

由P=9.81ηQH/1000

得Q=P/9.81/η/H×1000

=10/9.81/0.85/17×1000

=70.5 m3/s

②在以額定水頭17.4 m，η值為0.85計(jì)算，負(fù)荷10MW時(shí)的下泄流量為68.9m3/s；差值為1.6m3/s，

由P=9.81ηQH/1000

得Q=P/9.81/η/H×1000

=10/9.81/0.85/17.4×1000

=68.9 m3/s

70.5 m3/s-68.9 m3/s=1.6 m3/s

③按高鳳山電站多年平均上網(wǎng)電量3.4億計(jì)算，將增發(fā)800萬kW·h。

由P=9.81ηQH/1000計(jì)算清淤前工作水頭為17m時(shí)的流量

得Q=P/9.81/η/H×1000

=3.4×108/9.81/0.85/17×1000

=24×108m3/s

由P=9.81ηQH/1000計(jì)算清淤后工作水頭為17.4 m時(shí)的流量

得Q=P/9.81/η/H×1000

=3.4×108/9.81/0.85/17.4×1000

=23.4×108m3/s

即清淤前后流量總值相差6×107m3/s

再根據(jù)P=9.81ηQH/1000計(jì)算增發(fā)有功為：

P=9.81×0.85×17.4×6×107/1000

=8 705 MW·h

清淤前后比較，清淤后理論值能夠達(dá)到增發(fā)800萬kW·h，將產(chǎn)生實(shí)際效益約870萬kW·h×0.3元=261萬元人民幣。

2.2.2 發(fā)電調(diào)度優(yōu)化

根據(jù)上游來水情況以及水庫水位情況的變化及時(shí)與調(diào)度中心聯(lián)系，使機(jī)組保持最優(yōu)出力，減小耗水量，保證經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。可以通過以下措施來實(shí)施：

（1）加強(qiáng)與上游電廠溝通，水文人員及時(shí)獲取實(shí)時(shí)水情，包括上游電廠上下游水位、機(jī)組出力、進(jìn)出庫流量、閘門運(yùn)行情況等；

（2）加強(qiáng)與省調(diào)溝通，運(yùn)行人員根據(jù)實(shí)際水情及時(shí)與省調(diào)聯(lián)系溝通，合理安排機(jī)組運(yùn)行方式，減少機(jī)組空轉(zhuǎn)和低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)段，靈活主動(dòng)地調(diào)整機(jī)組負(fù)荷曲線，充分利用水庫有限庫容和水頭多發(fā)電；

（3）合理控制水位，提高機(jī)組效率。根據(jù)水情盡量將上游水位控制在正常蓄水位，減少上游水位過低時(shí)段，提高機(jī)組運(yùn)行水頭，降低發(fā)電耗水率，保持機(jī)組高效運(yùn)行；

（4）靈活調(diào)度，節(jié)能降耗。發(fā)電運(yùn)行部根據(jù)不同機(jī)組的特性及調(diào)度負(fù)荷要求，制定機(jī)組運(yùn)行方式規(guī)定。優(yōu)先運(yùn)行水能利用率高的機(jī)組，優(yōu)化運(yùn)行機(jī)組組合，降低輔機(jī)用電和主變損耗；

（5）保持溝通，合理營銷。每年根據(jù)實(shí)際需要，對上游電站和調(diào)度中心進(jìn)行及時(shí)的溝通，以保證水情的及時(shí)性、真實(shí)性和調(diào)度申請的便捷性。

2.2.3 電量差價(jià)優(yōu)化

針對四川電網(wǎng)電價(jià)的變化性，高鳳山電站應(yīng)公司要求制定了《綜合電價(jià)提升方案》。方案中嚴(yán)格要求了電量結(jié)構(gòu)峰谷比要求，每月月末運(yùn)行、ON-CALL班組值長進(jìn)行綜合電價(jià)提升討論，就本月中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，尋找解決辦法，同時(shí)各個(gè)值長提出自己對綜合電價(jià)提升的合理化建議。運(yùn)行、ON-CALL班組人員按照《綜合電價(jià)提升方案》中要求，合理利用水庫調(diào)節(jié)庫容將谷段的水用于峰段發(fā)電，做到了發(fā)好電的要求，為綜合電價(jià)提升打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

今年由于電網(wǎng)調(diào)度的干預(yù)，2月和3月份的峰谷同比去年有所降低，但是到目前為止綜合電價(jià)較去年有0.0032元的提高。

3 結(jié)語

水電站的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不僅對提高企業(yè)的管理水平和技術(shù)實(shí)力，增加發(fā)電效益，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，還體現(xiàn)了充分利用清潔能源，節(jié)能減排的企業(yè)社會(huì)責(zé)任。高鳳山水電站將繼續(xù)按照“優(yōu)化運(yùn)行增效益，多措并舉保安全”的要求，集思廣益，不斷探索創(chuàng)新，提升水電站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，力爭發(fā)好電，多發(fā)電，發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]國家電力公司.水電廠無人值班的若干規(guī)定（試行）國電發(fā)＜2002＞685號.

[2]國家電網(wǎng)公司.國家電力公司電力安全工作規(guī)程（變電站和發(fā)電廠電氣部分）試行[S].2009.6.

[3]劉洪林,肖海平.水電站運(yùn)行規(guī)程與設(shè)備管理[M].北京：中國水利水電出版社，2009.3.

[4]裘江海.水電站運(yùn)行與管理[J].浙江工商大學(xué),2011.10.

[5]張勇傳.水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原理[M].北京：中國水利水電出版社，1998.10.

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B

1672-5387（2017）02-0047-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.02.018

2015-07-24

吉超（1985-），男，從事發(fā)電運(yùn)行值班工作。