利用水電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)指導電站經(jīng)濟運行工作

摘 要：提高水電站經(jīng)濟運行是每個已投產(chǎn)水電站日常工作的重中之重，深挖潛力，不斷提高電站經(jīng)濟指標。如能合理利用水電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)計算，更能有效的找到提高經(jīng)濟運行工作的重點和方向，以及所采取的方法。

[關鍵詞]管理系統(tǒng)，指導，電站，經(jīng)濟運行

1引 言

為了最大限度提高水能利用率，每個水電站都在進行節(jié)能降耗、優(yōu)化運行方式、抬高電站水頭、節(jié)約廠用電等方法來達到目的。如何更好的提高經(jīng)濟運行工作，結合水電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進行分析計算，更能準確找到經(jīng)濟運行工作的重點和實現(xiàn)的方法。

2實施方法

李家峽水電站水庫設計洪水位▽2181.3米，校核洪水位▽2182.6米，水庫多年平均流量662m3/s。電站一期工程裝機1600MW，設計工作水頭122米，保證出力58.1萬kw，多年平均發(fā)電量59億kwh，設計年利用小時數(shù)2950小時（含二期5號機組投產(chǎn)后）。

2.1利用水電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)做好電站上游水位、耗水率等運行指標的跟蹤工作

表一 2013年水庫運行情況表

月份

指標 1 2 3 4 5 6 7

月平均水位 m 2178.39 2179.5 2179.55 2179.16 2178.83 2179.00 2179.22

月平均水頭 m 126.8 128.38 127.95 126.89 126.39 126.58 127.26

出庫平均流量 m3/s 625 507 610 775 833 812 712

月份

指標 8 9 10 11 12 全年

平均

月平均水位 m 2178.46 2178.72 2177.46 2179.28 2179.58 2178.93

月平均水頭 m 126.12 126.86 126.48 127.64 128.55 127.16

出庫平均流量 m3/s 818 703 587 693 570 687.08

按電站2013年全年發(fā)電量67.13億kwh計算，平均每日出力為發(fā)電量為1839.18萬kwh，平均出力766.32MW。

水輪機出力計算公式N=9.81QHη水輪機

水輪發(fā)電機組出力為E=9.81QHη水輪機*η發(fā)電機=9.81Qη機組綜合

按2013年全年電站平均出力766.32MW可以計算出電站機組綜合效率η機組綜合=全年電站平均出力/全年電站平均理論出力×100%

η機組綜合=766.32×103/（9.81×687.08×127.16）×100%=89.41%

假如2013年上游水位為2180.00米，則比實際全年平均上游水位高1.07米，該水位下全年平均上游水位為128.23米。因相差1.07米，水輪機運轉綜合特性曲線，效率非常接近，機組綜合效率相差不大，這里仍用89.41%，流量不變，按此水頭可以計算出全年機組發(fā)電量為：

E=9.81QHη機組綜合×24×365=9.81×687.08×128.23×0.8941×24×365≈67.69（億kwh）

可以看出，如2013年全年平均水頭為2180.00米，則可以多發(fā)67.69-67.13=0.56（億kwh）=5600萬kwh。

如2013年全年平均上游水位為2180.30米，同理：

E=9.81QHη機組綜合×24×365=9.81×687.083×128.53×0.8941×24×365≈67.85（億kwh）

則可以多發(fā)67.69-67.13=0.72（億kwh）=7200萬kwh。

如按0.218元/千瓦時上網(wǎng)電價計算，就能多增加1220～1570萬元的收益?？梢娫诜茄雌跓o防汛壓力，適當提高電站上游運行水位，就能提高電站全年的發(fā)電量，是提高電站經(jīng)濟運行行之有效的良好方法。

2.2分析生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)做好節(jié)能降耗工作

2010年至2013年，電站前方用電量在395.84萬kwh與457.79萬kwh之間（最小最大之比為0.8647），電站后方用電量在780.71萬kwh與814.96萬kwh之間（最小最大之比為0.9580）。電站多年后方生活用電在800萬kwh左右，前方生產(chǎn)用電在420萬kwh左右。冬季廠用電用電量與夏季廠用電用電量相差很大，最大可達5.08倍。前方非采暖期和采暖期用電量相當，甚至冬季前方廠用電量還略少一些，應該是夏季廠房通風系統(tǒng)比廠房冬季防凍部位采暖更費電。

2010年至2013年多年年均廠用電量1217.43萬kwh，前方多年年均用電量420.8萬kwh；非采暖期后方多年日均廠用電量0.5070萬kwh，冬季多年平均采暖用電量可達611.58萬kwh，可見冬季采暖用電量占廠用電量很大比例，可以占到全年廠用電量的一半。如提高采暖效率，節(jié)能10%，就能省出近61萬kwh電量。因此，冬季提高后方采暖效率工作顯得尤為重要。李家峽電站自1997年發(fā)電至今，生活基地最早房屋建設時間為1995年左右，供暖系統(tǒng)管路及暖氣有的已長達近20年，大多數(shù)房間暖氣仍為鑄管暖氣，由于供暖管路老化，熱效率越來越低。加之以前房屋建筑無保溫層，散熱相對較快，因此想提高室溫，就不得不增加電鍋爐投入的加熱功率。因此對現(xiàn)有的鍋爐，供暖系統(tǒng)管路需要更換和改造，房屋及供暖管路做好保溫措施，才能提高采暖效率和節(jié)約冬季采暖用電。

此外，損耗電量占綜合廠用電量比例很高。2010年至2013年平均損耗電量為1163.585萬kwh，占平均年綜合廠用電量48.32%。李家峽電站機變部分采用單元接線，發(fā)電機與主變壓器之間設有機組出口斷路器，作為并網(wǎng)和解列點，330kV GIS采用一倍半接線方式，廠高變死接于主變低壓側，雖然這種接線方式靈活，停機不用考慮倒廠用，但存在以下問題：

當發(fā)電機解列后，主變倒掛系統(tǒng)的這種運行方式，主變壓器空載損耗就會白白浪費較多電能。尤其對于來水量偏少，多年平均流量只有662m3/s，多年平均發(fā)電設備平均利用小時數(shù)不足4000小時的李家峽電站來說，就顯得非常不經(jīng)濟。

如果電站二期5號機組投產(chǎn)后，設計年利用小時數(shù)只有2950小時，這種弊病將更加突出。

電站主變空載損耗電量計算如下：

單臺主變空載損耗電量計算：

單臺變壓器空載運行小時時間×變壓器空載損耗

單臺變壓器空載小時時間=365×24-發(fā)電設備平均利用小時數(shù)）

李家峽單臺SSP7-450000/330主變空載損耗為：172.8kW

單臺主變空載損耗電能=（365×24-發(fā)電設備平均利用小時數(shù)）×172.8（kwh）

李家峽電站一期工程：4臺機組，全站主變個數(shù)：4臺

2013年經(jīng)查綜合生產(chǎn)月報，電站全年發(fā)電設備平均利用小時數(shù)為：4167.5小時

電站主變空載損耗電量=（365×24-發(fā)電設備平均利用小時數(shù)）×172.8×4

=（8760-4167.5）×172.8×4

=3174336（kwh）

=317.4336（萬kwh）

考慮一倍半接線330kV GIS母線長期不停電的特點，如果廠用變壓器直接利用330kV斷路器分別接入330kV GIS Ⅰ、Ⅱ母來帶廠用，一來可以避免啟停機不用倒廠用。二來，機組出口可以不設斷路器，以節(jié)省投資，按李家峽目前4臺機組，可以省出4臺進口ABB大電流發(fā)電機出口斷路器（GCB）。廠用變壓器空載損耗相比主變損耗很小，能省下較多空載損耗電量。這種對于多年發(fā)電設備平均利用小時數(shù)不足4000小時的黃河流域電站來說，采用這種方式，經(jīng)濟效益還是比較客觀。

隨著電網(wǎng)間直流輸配電工程的要求，網(wǎng)上對大型變壓器操作越來越謹慎，主變需去磁后才能全電壓充電，要么主變隨機組一起升壓至額定，用高壓側斷路器并網(wǎng)。而機變采用死連接，開機方式就是主變隨發(fā)電機升壓至額定，用主變高壓側斷路器并網(wǎng)，就能避免主變全電壓充電時，引起的激磁涌流問題。發(fā)電機出口采用大電流母線斷路器后，存在發(fā)熱損耗問題，李家峽機組出力達320MW（啟動定值11.1KA）以上是，發(fā)電機出口斷路器冷卻風機必須強制投入冷卻。而發(fā)電機、主變壓器直接連接，就能減少開關發(fā)熱損耗的問題。

通過水電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，2012年、2013年損耗電量占比上升幅度較大，超年廠用電用電量。需要認真分析損耗電量上升原因，對主變壓器實際損耗進行認真計量和計算，采取措施，降低主變壓器損耗。

3 結束語

充分利用水電站生產(chǎn)管理系統(tǒng)各生產(chǎn)數(shù)據(jù)，就能很好的指導水電站經(jīng)濟運行工作，從數(shù)據(jù)中抓住提高電站經(jīng)濟和節(jié)能降耗工作的重點，從而提高電站經(jīng)濟運行，提高經(jīng)濟效益。

參考文獻：

[1] 李家峽發(fā)電分公司運行規(guī)程2013.8

[2] 黃河李家峽水電站主要設備技術手冊2003.12

[3] 水輪機，鄭源等主編2007.4

作者簡介：

孟繁華（1973—）男 工程師，主要研究方向：水電運行、光伏發(fā)電