1、桥巩水电站水库优化调度及机组优化运行影响研究 罗伟 广西投资集团方元电力股份有限公司桥巩水电站分公司 摘 要： 水电站的水库优化调度就是寻找最优的方法对水库的流量进行合理分配, 以达到, 以达到水库来水综合利用的调度方式, 从而实现良好的经济效益。水电站的系统以及电网系统的管理中, 水电站的优化调度是十分重要的组成部分, 水库优化调度的水平将直接影响到水利工程以及设备的作用发挥, 对于电网的安全运行也具有重要的意义。本文就桥巩水电站水库优化调度进行研究。关键词： 水电站; 水库; 优化调度; 作者简介：罗伟 (1982-) , 男, 工程师, 本科, 主要从事水利、水库调度工作。收稿日期：20
2、17-10-24Received： 2017-10-24水库优化调度及经济化运行顾名思义就是如何用尽可能少的水发出最多的电量。桥巩电厂目前水库经济化运行的手段为通过尽可能的抬高上游水位, 增加发电水头以达到减小发电耗水率以及汛期通过提前预泄, 减少弃水量两种方式, 似乎除了这 2 种方式, 我厂没有其他更多的方式。但实际上并不如此, 通过与其他电厂的技术交流, 水库经济化运行的方法还有通过合理开机顺序及负荷分配的手段。本文就如何分析如何更经济分配机组顺序作为研究的方向。1 桥巩水电站流域概况桥巩水电站位于广西来宾市境内的红水河干流上, 上游距已建的乐滩水电站75km, 下游距待建的大藤峡水电站
3、 175km, 距来宾市区 40km, 距南宁市151km。是红水河规划十级开发中的第九个梯级水电站。坝址以上流域面积128564km, 多年平均流量 2130m/s, 正常蓄水位 84.0m。相应库容 1.91 亿 m。安装 8 台单机容量 57MW, 总装机容量 456MW 的灯泡贯流式水轮发电机组, 单机容量为全国最大, 世界第二。2 水电站水库优化调度的特性水轮机运转特性曲线是表示水轮机水头、流量、出力和效率之间的相互关系曲线, 在电站设计中, 是选择水轮机及分析最优工况位置的依据。在运行管理中, 是供运行人员随时掌握各种运行工况, 水轮机各有关参数, 作为电网调度和负荷分配的依据。它
4、对电站如何合理放水, 提高机组效率和减少单位电能耗水量起着指导作用。因此掌握运行水轮机运转特性曲线, 对水库合理调度, 提高水电站经济效益有其重要意义。桥巩水电站共 8 台机组, 3.4.7.8 等 4 台为天津阿尔斯通机组, 1.2.5.6 等 4 台为东电机组, 水库经济化调度的方式则不仅可以通过负荷安排的方式进行优化, 还可以通过合理安排开机顺序进行。下面我们将对东电及天阿机组的优先开机顺序和负荷分配问题进行研究。我们研究的方向主要在流量较小的情况下, 因为流量如果较多, 机组基本全开, 也就不存在开哪台机组, 不开哪台机组的问题。在最低 400 流量情况下, 我厂下游水位在 60M 左
5、右, 则最高水头有可能达到 24.0M, 我们将从 23.5M 水头下开始进行分析。(1) 我们通过天阿和东电的机组运行特性曲线表得到在相同出力、相同水头下, 各品牌机组效率值高低。我们对东电和天阿机组的水轮机运转特性曲线进行分析比较如表 1。从表 1 可以看出, 在相同水头下, 相同出力下, 天阿机组的效率值普遍高于东电机组, 而机组发电耗水率也印证了这一观点, 因此, 在相同情况下, 优先开启天阿机组更有利于节约水量。(2) 接下来我们将比较在相同出力情况下, 究竟是机组负荷尽量数台带满, 另外一台偏少负荷合理呢还是机组负荷平均分配合理。表 1 下载原表 厂家提供的运转特性曲线, 一般是以
6、水头 (H) 为横坐标, 流量 (Q) 为纵坐标, 在坐标范围内绘出几条等效率曲线与水轮机和发电机的出力限制线所组成的曲线图, 而这种运转特性曲线上没有流量这一参数 (它是隐函数) , 他只反映水轮机效率和水头、出力之间的关系。此外, 对整个机组出力, 效率等运行工况也不能直接查阅, 因此我们要改制这种水轮机运转特性曲线, 将水轮机运转特性曲线变为机组运转特性曲线。改制时, 首先要显现出流量 Q 这一参数, 并以它为横坐标, 将原来水头作为纵坐标, 将原来的出力曲线改为若干条等出力曲线, 与原来的几条效率曲线及出力限制线, 均点绘到 HQ 坐标系中, 使水电站的水头、出力、效率和流量之间的关系
7、直接在图中反映出来。其具体做法是:在原运转特性曲线的横坐标 H 上, 通过本电站工作深度内的若干个工作水头 (包括最大水头和最小水头) , 做若干个平行于横坐标的流量的直线, 每条直线与等效率曲线 相交数点, 与出力限制线相交一点, 将每个交点的纵横坐标 (H.Q) 及效率 值记在预先画好的计算表 2 中, 再根据:式中:N水轮机出力;H水轮机净水头;水的比重;水轮机效率;Q通过水轮机的流量;将各点的 Q 值 N 值算出, 填入表 2 中相应的位置。表 2 下载原表 并以 H 为纵坐标, Q 为横坐标, 将表中各点点绘到坐标系中, 并注上 及 N 值, 先将各相同的 值连成光滑的曲线, 再把相
8、等 N 值的点 (N 值为整数的点需插补计算) 也连成光滑=的曲线, 不足部分则进行适当延长到此就完成了水轮发电机运转特性曲线的绘制工作。例 1:我厂装机 857MW=456MW, 水库水位 83.45M, 下游 61.22M, 调度要求开机负荷 200MW, 此时应如何分配出力?出力方式 1:我厂出力 3 台机组带满, 一台机组带 29MW, 此时水头为 83.45-61.22=22.23M, 查点绘出的水轮机运转特性曲线可以得到, 3 台机组的总发电流量为 274.53=823.5m/s, 另外一台机组流量为 149m/s, 总的发电流量为972.5m/s, 水轮机平均效率为 93.22。
9、出力方式 2:我厂 4 台机组各自带 50MW 负荷, 查点绘出的水轮机运转特性曲线, 可以得到, 4 台机组的总发电流量为 2424=968.8m/s, 水轮机平均效率为93.75。因此可以看出, 第二种方式, 一样满足调度的要求, 但水轮机的效率更高, 发电流量更省。因此在电网给定负荷的情况下, 在尽量少开机组的情况下, 优先进行机组平均负荷分配。降低平均耗水率:降低平均耗水率主要有两种方法: (1) 提高机组运行水头; (2) 保持机组在高效率区运行。提高机组运行水头:表 3 为桥巩电厂 20102012 年年平均水头及耗水量的关系。表 3 下载原表 从表 3 可见, 提高运行库水位,
10、对提高运行水头, 降低耗水率有直接作用, 因此在运行中, 应当在确保不弃水的情况下, 尽量保证高水头运行: (1) 在枯水期库水位尽量控制在 83.50m 以上运行, 在主汛期尽量控制在 83.20m 以上运行。(2) 在汛期, 定期对坝前的漂浮物进行打捞。保持机组在高效率区运行的最重要指标是控制机组微增耗水率最小, 根据机组运行特性曲线, 制定表 4 表示机组微增耗水率的表示, 制定不同入库流量下的建议运行方式, 在实际运行中, 结合库水位的情况, 发挥水库的调节作用。 (表 4 中的数值表示机组微增耗水率) 。表 4 下载原表 因此不同入库流量下的建议运行方式。据此, 可以肯定, 在相同的
11、运行条件下, 优先开启天阿机组, 同时在调度给定的负荷分配下, 尽量平均分配负荷, 可以达到减小发电耗水率的程度。表 5 下载原表 3 结束语水电站的优化调度已经得到广泛的应用, 水库优化调度的方法也逐渐增多, 水电站系统以及电网系统管理中, 水电站的优化调度是十分重要的组成部分, 因此应做好水电站的水库优化调度工作。参考文献1刘攀, 赵静飞, 李立平, 沈艳.水库优化调度中的异轨同效问题J.水利水电科技进展, 2013 (02) . 2王飞, 黎勇秀.基于集对分析的水库优化调度方案决策优选应用J.水利科技与经济, 2012 (06) . 3李元吉, 杨成林.浅析水库优化调度的研究进展与展望J.河南科技, 2013 (17) .
