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论水电站机组经济运行的措施论文

时间:2018-10-24 经济毕业论文 我要投稿

  引言

  随着能源格局的调整,清洁能源将逐步取代传统一次性化石能源(石油、煤炭等)。而在清洁能源的序列中,水电以其装机容量大、调度灵活、技术成熟、成本经济等诸多优点而“出类拔萃”,是今后相当长一段时期内必须倚重的能源形式。但根据大量数据统计,许多电站的水电机组运行并非处于经济状态下,是大有潜力可挖的。文章将从多个角度探讨提升水电站经济运行水平的措施,以期实现“多发电、发好电”的目标。

  1 提升经济运行的措施概述

  水电站是一个庞大体系,包括水工建筑物、厂房、发电机组、输变电配套设施等,提升水电站的经济运行需要统筹兼顾、综合考虑。作者结合多年运行经验认为:首先要做好精益管理,即从顶层设计的角度谋篇布局,理顺各种关系,使各类措施有法可依;其次,就是具体分析不同水库的挖潜点,有针对性地去取得突破;最后,要做好经济运行分析,总结所采取措施的合理性,并随着时间的推移做好调整工作。下面,将就这几个方面进行详细论述。

  2 精益管理层面

  作为顶层设计,就是要从宏观的角度保证水电站机组经济运行所应具备的条件。大致来说,有以下几点:(1)落实水电站设备运维、改造、消缺等各节点的制度制定,并从人、财、物等方面予以保证,这是实现经济运行的基础条件。(2)制定年度目标,使经济运行的执行有明确方向。(3)尽可能将高技术设备吸纳进水电站运行层面(因水电机组优化是一个多目标多维数问题,依靠人工较难实现),如全数字智能调度系统。(4)做好员工的教育培训,使其掌握经济运行的相关理论和知识。(5)明确安全生产、经济运行等责任制,层层下达,使实现经济运行具有组织保障。

  3 具体技术层面

  3.1 科学调度水库

  水电站的运行动力是水流。要保证水电站高效运行,就必须科学调度水库(特别对我们这种总体缺水的国家)。但水库调度牵涉面广,既有水电站自身因素,也牵涉到流域水管部门。水库调度的核心是要将有限的水资源利用好,为此应做好以下工作:(1)建立覆盖流域相关区域的中短期天气预报系统、水调和洪水自动化调度系统以及水情自动测报系统,并培养责任心强、业务能力优的人员对以上系统进行人工校正。(2)加强与电力调度部门的联动,避免低负荷时出现机组空转、浪费水力;加强与防汛抗旱部门的沟通,灵活快速调整机组负荷曲线,充分利用现有水量。(3)重视基础数据的统计和分析,整理出机组水头与综合出力的关系曲线、水路出库力量与综合出力的关系曲线等,为优化水库调度提供辅助决策。(4)针对各种特殊情况(如春季农忙、夏季汛期),制定完备的调度预案和控制水库水位的规章,实现水库调度管理的制度化、合理化。

  3.2 充分挖掘水库潜力

  众所周知,当负荷需求较大时,提升发电机组经济运行的一大措施是提高发电水头。文章“3.1”主要从流域整体调控、水电站内外部统筹的角度论述如何保证水库的必要水量,而没有分析在水库已经成型以及外部条件变化不大时,如何挖掘水库潜力。作者认为,可以在以下两方面尝试提高发电水头:

  (1)在设计标准内,通过对弧形闸门加设防浪板等措施适当提高水库运行水位。当然,为确保拦水坝安全,在汛期必须视情况谨慎该项操作。(2)降低尾水位。很多水电站在建设中存在着溢流坝段上、下游施工围堰拆除不彻底以及尾水渠开挖等问题,长时间运行后尾水渠内不可避免会淤积大量土石泥沙,在一定程度上影响尾水位,并最终降低发电水头。因此,应定期对尾水渠实施清淤。以青海某电站为例:自2012 年首次实行尾水渠清淤,当年即实现发电量增加2530.7 万kW·h,同比提高20%。

  3.3 优化机组运行

  水电站的机组往往是两台以上并列运行,共同承担着电力系统的给定负荷。显然,随着机组数目的增加,机组运行工况组合数也是直线上升。水电站机组经济运行所要解决的主要问题就是在给定负荷下,选择何种机组运行组合以及如何在选定机组间进行负荷分配,以使水电站在一个运行周期内产生最大的经济效益。这是一个非线性、高维数且动态规划的问题,需要考虑机组开、;,空载损耗,附加损耗等一系列因素。

  根据以往经验,求解以上优化问题的方法主要有:逐步优化法、按比例分摊法、动态规划法、等微增率法等。其中,比例分摊法简单地将负荷按比例分摊,忽视机组自身性能,已很少被采用;等微增率法和动态规划法迭代次数多,易发生维数灾;逐步优化法的收敛速度也受限于机组数目。

  文章的思路是:(1)应以有限水资源利用为龙头,以运行水头H和机组效率η 为抓手,设定机组调节目标为给定负荷下“通过各机组的总流量最小”。(2)应重点追求一个时期内(如一周)加权平均后的水头最高、效率最优。(3)做好对机组运行区域的划分工作(安全运行区、过渡运行区和禁止运行区),并以绿色、黄色和红色相区分。应尽量避免在过渡运行区,不可在禁止运行区运行。

  机组运维人员应熟悉每一台发电机的运行高效区。对于建立有自动化监控系统的水电站,值班人员应加强实时效率比对和监盘,及时调整运行出力,使水轮机始终运行在高效区。对于调节容库的引水式一洞多机电站,在非汛期应注意避免全部开机,以减少沿程水头损失。对于反调节水库电站,则应做好机组高水头运行保持。

  3.4 其他措施

  提升水电站运行经济性的另外一个要点是减少损失水量。这主要指那些建在地质条件不佳、有可能存在渗漏的水电站。对于这些电站,应在闸门等处配置在线监测装置,及时消除渗漏缺陷。

  4 经济比对方法

  在实施经济运行措施后,应及时进行数据比对,以确认所采取措施的有效性。就目前技术来看,可将相关措施实施前后的水库和机组数据进行采集,然后采用公式法和耗水率曲线法来评判经济效益的大小。下面简要介绍这两种方法。

  (1)公式法,见式(1)所示。其中,△E 为电能增量,K 为出力系统,根据实际运行资料反算;Q 为平均发电流量,△H 为水头增量,T为时间。

  △E=KQ(△H)T (1)

  (2)耗水率曲线法。即根据水头—耗水率关系曲线,查出措施实施前后的发电耗水率,求二者之差即为措施所带来的每度电节约水量。然后依照实际发电量而得到的节约水量,再除以实际发电耗水率,即能获得措施所带来的电量增加。

  5 结束语

  与火力发电厂不同,水电站因其自然属性不一(主要指机组容量级差大、电站类型各式各样)、与外界联系密切等因素,其经济运行工作较为复杂。在实际运行中,我们应紧紧抓住流量、水头、机组效率这三个控制要素,从各个可能的角度去查找问题、挖掘潜力,全面提升水电站经济运行水平。同时,国家也应尽快出台相关办法,鼓励水电站展开这方面的探索。我国资源紧缺,水量也不充沛,做好水电站经济运行是十分有意义的。

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