仙女堡电站机组经济运行管理分析

摘要：简述四川平武县仙女堡水电经济运行管理探索，给合3年来运行管理实践，分析电站经济运行影响因素，从而提出相应应对措施，大大的增加电站经济效益。

关键调：仙女堡经济运行应对措施。

中图分类号： TV547.3 文献标识码： A

一、仙女堡水电站慨况

仙女堡水电站位于四川平武县境内的木瓜墩-铁笼堡河段，是涪江上游梯级开发电站中的第三级电站，电站闸址位于平武县水晶镇下游约1.5km处，下游距平武县城46km。电站厂房位于平武县阔达乡仙坪村右岸，距平武县城约29km，距绵阳市区197km。电站设计水头98m，设计引用流量43.443m3/s（单台机组），总装机容量2×38MW，年利用小时数5002h，多年平均发电量38014万kWh。有压引水隧洞全长13.6km，闸址以上集水面积2097km2，正常发电时，拦河闸坝水库正常蓄水位1117.5m,总库容112.1万m3，库区调节库容为74.55万m3，属于不完全日调节水电站，电站建成后促进当地经济效益和社会效益。

二、影响电站经济运行的因素

一个电站能否安全、经济、高效运行，其影响因素是多方面的。就水轮机方面来讲，设计选型、材料选择、叶型设计及模型试验，制造阶段工艺流程、过程控制及质量检验，安装阶段的施工工艺、安装经验、保证措施及施工队伍素质；运行管理中的水情预测预报、机组运行工况（水头和出力）、设备维护管理、电力安全生产、与电调、水调和经济调度、运行操作等的关系协调等问题，都直接或间接地影响着一个电站运行经济指标的好坏。现就以仙女堡水电站2台机组发电运行情况为例，从电站运行管理角度对该问题进行分析说明。

三、经济运行分析

根据设计要求，单台机组运行负荷应保证在额定负荷的45%（即1.5万kW）以上，如果偏离该运行工况，将导致机组耗水量增加、运行效率降低、振动加剧、稳定性超标。通过对设计规范和实际运行情况作对比分析，不难得出如下初步结论：

1.机组运行工况对单位千瓦电量耗水率指标的影响

从水轮机组设计理论的角度讲，机组在不同水头段和负荷条件下运行时，单位千瓦电量耗水率存在较大的差别。就仙女堡电站机组而言，若机组在不同水头相同负荷段运行，其单位千瓦电量耗水率变化值最高可达4.22m3/kW·h（该数据取自1113.5m水头和1114.0m水头在1.6万kW负荷段运行时），最小时为3.57m3/kW·h（该数据取自1117.0m水头和1117.5m水头在1.6万kW负荷段运行时）；所以说耗水率的高低即意味着发电量的多少，从理论角度讲，在来水量一定的前提下，如果加强电站的运行管理，提高电站的运行水位，确保机组在最优工况区域运行，努力降低单位千瓦电量耗水率，尽量提高水资源利用效率，要实现多发电，也并非不可能。

2.机组低负荷运行对电站经济运行的影响

仙女堡水电站水轮机组设计年利用小时数为5002小时，年发电量为3.8亿kW·h。电站2012年机组年利用小时数为2767小时（受并地方电网负荷限制，），是设计年利用小时数5002小时的55.3%。受来水量及低负荷运行的影响，全年发电量为2.1亿kW·h，是设计年发电量的55%。根据运行结果统计，2012年机组全年低负荷运行时间占全年总运行小时数的37.1%。如果能进一步加强对电站水情调度和设备的维护管理，认真处理好水调与电调的关系，强化科学管理、经济调度，努力使机组基本保持在正常允许负荷下运行，电站水位控制在正常水位附近，每年可以多发很多电量。2013年并入省电网后，对比2012年和2013年枯水期（1-4月份），仅仅4个月时间，2013年就增加2397万千瓦时的发电量，由此可见低负荷运行对电站经济运行的影响。

3.机组低负荷运行对机电设备及水工建筑物的影响

仙女堡水电站电量主要输向四川省电网。由于四川是水资源大省，而用电负荷远比发电负荷小，远距离输送工程又没跟上，所以电力市场总体来说存在供大于求的现象，这是造成仙女堡电站机组不能满负荷运行的又一直接原因。对仙女堡电站水轮机来说，低负荷区正是机组的振动区和低效区。机组长时间在低负荷区运行将直接导致水耗增加，振动加剧，稳定性超标，转轮抗气蚀磨蚀性能降低，机组大修期提前等；同时，长期、反复的振动也会对金属结构和水工建筑物产生疲劳性破坏。从2010-2012年3年低负荷运行，电站机电设备表现出了很多问题，根据统计，仙女堡电站1、2号机组投产运行6754h和7830h后，两台机组尾水管锥管段均出现了的横向穿透性裂纹，两台机组活动导叶、底环、顶盖附板均出现不同程度的汽蚀和泥沙磨损，致使机组不得不长时间停机进行修复处理。从运行资料分析，机组偏离最优工况运行产生的强烈振动有很大关系。为此电站正积极加强与电网的沟通和协调，努力保证机组在最优的工况下调度和运行。

4.优化调度和调整负荷降低考核电量

仙女堡电站是引水式电站，引水隧洞为有压式，隧洞全长为13.6km，属一洞双机，如果电站两台机组运行，其中一台机组进行大负荷调整时，会引起引水隧洞反复的水击波，当正向水击波到达机组蜗壳时，蜗壳内的最大水压会上升0.16Mpa，此时相当于机组有效水头增加十几米水头，在流量不变的情况发机组负荷就上升3000～5000KW，此时会出现过负荷，此时监控系统有功调自动节会自动退出，短时间不能投入，并且持续的时间较长，同时发电机负荷也会偏离调度曲线值，从而出现无效考核电量；当出现反向水击波时，蜗壳内的最小水压也会下降0.16Mpa,此时机组负荷自动下降3000～5000KW，此时监控系统有功调自动节会自动退出，短时间也不能投入，并且持续的时间也较长，发电机负荷偏离调度运行曲线值，同样也会出现无效考核电量，这样反反复复要经过近半小时以上的波动，通过调压井慢慢的进行消能调节才能将波动平息下来，出现大量的考核电量。

仙女堡电站是有压隧洞较长的电站，一台机组大负荷升降时，机组负荷爬坡率也很难满足调度要求，同样也会出现考核。

仙女堡电厂在并网之前，通过机组并网试验，就发现这一情况，并网运行后，运行管理上加强对调整负荷摸索，已经总结出很多种调整负荷的方法，先将蜗壳水压曲线调出（产生的水压曲线是一个正弦曲线），开始先增加45%的负荷，然后产生水击波，当出现正向水击波时，再增加30%的负荷，这样增负荷时产生的负水压正好削减蜗壳内的正向水击波，大大的降低水击波动，产生较小的水击波很快就会平息，以前仙女堡电站要增加一台机组负荷，产生水击波动要持续近1小时之久，但通过改变调整方式后，产生较小的水击波在几分钟内就平息了；减负荷时恰与上述相反。通过2013年一年来的运行实践证明，调整方法是行之有效的，2013年仙女堡电站在负荷调整上，出现的考核电量相当少，全年考核电量占发电量的0.006%。取得了明显的经济效益。

五、应对措施

随着电网建设速度加快，现在仙女堡电站目前已并入四川省电网运行。电站运行管理上尽量与调度沟通联系，同时不断的收集来水情况，并研究总结涪江流域来水规律。一方面从省电网处多争取到更高负荷，确保机组75%以上负荷运行，尽量避免机组长期处在低负荷运行区域；另一方面保持库区在高水位运行，降低发电耗水率；在负荷调整时，不断的摸索调整方法，总结出一系列的调整负荷方法，大大的降低因调整负荷而出现的无效考核电量，增加发电厂经济效益。通过采取以上运行管理措施，这对仙女堡水电站机电设备、金属结构和水工建筑运行极为有利，特别是在枯水期，来水量不足的情况下能多发电，大大的提高电站的经济经济效益。

参考文献

1.浙江省丽水市水利水电勘测设计研究院，四川省平武县仙女堡水电站《初步设计报告》（报批稿），2005

2.中国电力企业联合会标准化中心编，水力发电厂技术标准第六卷《运行规标准》，中国电力出版社，2002

3.华中工学院主编，水电站经济运行[M]。北京水利电力出版社，1998

4.肖惠民主编，中小型水电站运行与管理技术丛书《中小型水轮发电机组运行与检修》第九章水电厂内经济运行，中国电力出版社，2007