贵州乌江流域水电站水能利用指标考核评价体系研究

邹建国(贵州乌江水电开发有限责任公司，贵州 贵阳 550002)

贵州乌江流域水电站水能利用指标考核评价体系研究

邹建国(贵州乌江水电开发有限责任公司，贵州 贵阳 550002)

为促进水电厂管理水平的提高，合理利用水能，建立了“乌江模型”水能利用指标考核评价体系。简要介绍了水能利用指标考核评价体系和“乌江模型”评价体系的意义。阐述在确定考核计算基本参数和边界条件时应注意的原则和参照方法，并对最终的技术成果作详细总结，同时对“乌江模型”的预期目标进行了展望。研究结果表明，与目前国内考核系统相比，“乌江模型”更加全面、系统、科学、合理。该模型的成功开发与应用，可为乌江梯级增发电量达5%，经济效益明显。

水电站;水能利用;指标考核;评价体系;乌江

1 评价体系概况

1.1 评价体系及指标介绍

水能利用指标考核评价体系，又称水电站节水增发电量考核体系。1986年，水利电力部等根据相关规定制定的《水力发电节水增发电量奖励实行办法》中就明确，考核增加水电量应遵照水电站设计的基本原则和实际生产情况进行，并按水电站当年实际来水情况，计算电站考核电量。与当年实际发电量比较，超过考核电量部分为水电站的增发电量，增发电量除以考核电的商称水能利用提高率。该比率是是节水增发电量考核和衡量水电站生产优劣最主要的指标。

1.2 “乌江模型”评价体系的意义

通常，我国洪水预报以“新安江模型”为代表，乌江流域在国内水电开发中具有一定代表性。从流域来说，有单站又有梯级；从水电站本身来说，有多年调节又有日调节水库。因此，力求在水能利用指标考核评价体系中开发应用“乌江模型”，具有较好的代表性和推广价值。

开展“乌江模型”水能利用指标考核评价体系的意义体现在以下几个方面。

(1) 经济意义深远。由于影响水电站发电量增减的因素众多，经测算，水电站运行优劣可使发电量变化达10%(-5%～+5%)。开展节水增发电量考核活动，可以挖掘这10%的潜力。通常情况下，对原来运行较好的电站，可增加发电量1%～5%；对原来运行较弱的电站，可增加发电量10%，这比火电厂节省煤耗数字更大，可见其经济效益显著。

(2) 促进安全生产。在计算考核电量时，已知生产中出现不安全现象对增发电量有重大影响。开展节水增发电量考核活动，可从另一途径促进生产安全。

(3) 开展科学管理，提高生产管理水平。具体表现如下： ①在计算考核电量过程中，可分析出影响发电量增减的诸因素变化情况，这对后期经济运行具有指导意义，可使生产部门改进生产目标更加明确; ②实行分级考核、整体计算，从公司到生产部门分门别类地进行系统考核，实施自动化有序管理，形成科学网络管理系统，有利于各级领导指导生产; ③把计算出的影响发电量增减因素指标相对比，还可在同类型电站间横向比较;④改进管理办法，不能事先计划较为准确的水电站年发电量和预测未来年来水量，而来水量又是发电量最主要的影响因素，因此难以预测水电站来水变化。

水电站设计电量是用以往水文资料得出多年平均发电量。由于水文具有不重复性，且各年来水量不同，发电量不能等同于设计发电量，而来水量的变化幅度远大于人为活动对发电量的增减。开展节水增发电量考核活动后，可利用当年实际来水计算考核电量，消除天然来水变化的影响。水能利用提高率的变化是生产人员(包括管理人员)在生产中表现的结果。因此，水能利用提高率是有积极性的先进指标，规定它为某值来考核生产是准确可行的，可有效地促进生产。

逐步建立乌江流域水电站水能利用指标考核评价体系，科学考量水库调度的得失，提升本企业的管理水平十分必要。随着电力改革的不断深化，逐步建立实施电力市场，加强水电站经营管理，正确计算成本、努力降低成本、提高经济效益已成为每一座发电厂的目标。要实现这一目标，需要依靠节水增发电量考核活动等有效措施来实现。“乌江模型”旨在根据水力发电站的实际情况，总结经验并开发出一套经济实用的考核运行程序软件产品，有助于水库调度管理相关部门做好水电站节水增发电量考核工作，增加梯级水电站的水能利用提高率。

2 理论依据

可将以下13个公式作为依据。

节水增发电量ΔE=实际发电量E实-考核发电量E核+年末水库后效电量ΔE后

(1)

水能利用提高率γE=增发电量ΔE/考核电量E核

(2)

发电耗水率q=发电水量W发/E实

(3)

发电耗水变率Δq=实际发电耗水率q实-计算发电耗水率q计

(4)

发电水量利用率g=发电水量W发/出库水量W出

(5)

发电水量利用变率Δg=实际发电水量利用率g实-计算发电水量利用率g计

(6)

综合出力系数K=发电机组出力N/水头H×引用流量Q

(7)

(8)

提高用水量(如拦尾水位、超蓄水量)的日增发电量ΔEQ=提高水量ΔWQ/相应发电耗水率q应

(9)

弃水期提高负荷率增发电量ΔEγ=E实-考核弃水期负荷率γ核×弃水历时T历×N预

(10)

日调节水库提高库水位增发电量的计算公式为

(11)

(12)

式中，ΔEz弃为弃水期增发电量，kW·h;N预核为考核预期出力，MW;Nm实为实际最大出力，MW；β实为实际效率系数；ΔEz非为非弃水期增发电量,kW·h;。ΔEq为非弃水期降低发电水耗增发电量，kW·h;H实为实际水头,m;H核为考核水头，m。

ΔEq的计算公式如下

ΔEq=E实-(Q发·T/q核z实)

(13)

式中，Q发为发电流量，m3/s;T为发电时间；q核z实为考核耗水率比实际耗水率的增量。

3 技术路线

熟悉水电站原设计，了解实际运行情况，做到设计原则与实际情况一致。确定考核计算基本技术参数和有关边界条件，例如流量(包括发电、弃水、出库、入库)的审核、综合出力系数的率定、尾水水位流量关系、机组出力限制线、弃水期发电负荷率和防洪、灌溉、供水、航运等综合利用项目的约束条件，以及水库调度图等修订或核定。进行这项工作时，应参照以下原则和方法。

3.1 考核原则

(1) 考核要准确。考核项目、考核对象，以及最终计算成果要准确。

(2) 考核灵活实用。既要遵循原设计原则，又要符合当前运行的实际情况；既有整体考核也要有分级部门考核，形成统一体系。

(3) 考核公平公正。对原来运行水平较高的电站要留有余地，对原来运行水平较弱的电站要进行深入挖潜，使不同类型、不同运行水平的电站在考核过程都能够积极表现，做到考核公平，且具有横向可比性。

3.2 考核方法

(1) 分级考核。水电站水能利用提高率是水电站上级部门对水电站整体考核的指标。为保证该指标合格或高水平，应对所辖相关部门进行考核，其考核项目可以是平均库水位、可调小时、综合出力系数、弃水期发电负荷率、综合利用项目约束条件、中短期来水预报等。不但要确定以上项目的考核标准，而且应尽量把其换算成电量值。

(2) 所需资料。需要提供电站原设计书水文泥沙和水能规划手册；历年逐旬、逐月平均来水流量和特征值；电站运行期逐旬、逐月水位(坝前、坝后)，流量(发电、弃水、出库、入库)、发电量平均值或总数及特征值等。如果坝后有水文站，需提供水文站流量(不同时期的瞬时和逐日、逐旬平均值)资料；修改设计资料；有关水库运用研究成果。

4 “乌江模型”主要功能

(1) 收集水电站、水电公司节水增发电量及各相关参数计算方法。根据水电站不同调节能力和运行方式，研究相应统一的计算方法，形成统一、科学、合理、定量并有可比性的节水增发电量考核计算办法。

(2) 为保证考核工作的严肃和严谨性，建立专门、统一的考核基础资料数据库。保存考核K值、日负荷率、各特征曲线等资料，建立相应的权限管理机制，由集团公司统一核实和批准资料的设置和更新，并开发数据资料的管理模块。

(3) 开发统一的平台数据接口，从水电站、水电公司不同平台提取采集、预报等数据，并开发各参数计算模块。

(4) 在此基础上，开发节水增发电量考核软件，确保特征数据可配置性、界面和操作流程统一性和同类型电站计算方法的统一性。

(5) 开发考核结果的图形、表格展示和历史计算结果管理模块。

(6) 开发系统维护管理加密系统。参数一旦率定，任何人不能任意修改。若需要修改，要经过一定的授权才能进行，并在日志中作详细的修改纪录。

(7) 自动生成总结报告。

5 最终成果及预期目标

5.1 技术成果

经过分析、计算、建模和编程，最终形成总的技术成果如下。

(1) 制作以日、旬、月为时段，按实际来水计算增发电量和年水能利用提高率的软件。该软件应输出的成果有年节水增发电量计算表，内容包括库水位(时段初或末)、相应蓄水量、流量(发电、弃水、出库、入库)、平均水位、平均水头、增发电量、水量利用提高率，并列出实际入库流量、水位和电量等。在年节水增发电量计算表中,主要项目有各种水位、流量(或水量)、电量、过程线图和计算与实际值比较图，计算与实际库水位在调度图上展示等多张图。

(2) 水库运行评价指标和部门考核小指标的数值，如发电耗水率及变率，发电水量利用率及变率，综合出力系数，各关键库水位、弃水期发电负荷率，季调节水库预泄拦尾水量，年调节水库汛末超蓄水量，机组可调小时，综合利用项目约束条件执行情况等，并全部换算成电量值,形成考核综合情况表。

(3) 考核总结成报告。

(4) 最终成果通过考核计算数字和展示图展示。年末，由考核管理部门根据考核计算情况进行分析、评价，形成考核总结或报告。

5.2 预期目标

与目前国内考核系统相比，“乌江模型”应达到如下目标：①克服自然来水的影响因素，做到考核体系不受来水丰枯影响； ②建立全面综合的考核体系，并细化到各个部门，该体系不会产生以往单独追求低水耗等现象； ③考核指标量化、精细，避免人为调整参数的现象；④重新率定设计指标，使管理更加科学、合理；⑤避免年终算账的现象，在运行中实时对运行提供可靠的调度方案，为生产计划修正提供有力支持。

其总体目标是“加强管理、科学挖潜、节水发电、增创效益”。

6 结 语

近年来，我国水电事业得到了较大发展，乌江梯级水电站已开发建设完毕，干支流上形成的水库群给水库调度和管理带来了新的契机，同时也提出了新的问题和要求。建立科学、合理、统一的水能利用指标考核机制，科学、合理地评价水调工作的成果，有助于提高水调工作者的责任感和积极性，促进水调科学和技术的发展，有效地利用水力资源，提高水电工程的投资效益，为国家经济发展提供更多的绿色能源,防洪减灾,为安全稳定的经济建设提供保障，可以带来巨大的社会与经济效益，意义深远。

(编辑：唐湘茜)

2015-04-09

邹建国，男，贵州乌江水电开发有限责任公司，副总工程师，贵州省水力发电工程学会秘书长，教授级高级工程师.

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