大型水电站枯平期耗水率增大分析与改善措施

于远鹏，王 刚

（雅砻江流域水电开发有限公司，四川省成都市 610051）

大型水电站枯平期耗水率增大分析与改善措施

于远鹏，王 刚

（雅砻江流域水电开发有限公司，四川省成都市 610051）

水电站经济运行是指通过加强安全生产管理、提高设备可靠性、优化电站机组负荷分配，实现枯平期（1～5月及11～12月）降低耗水率、汛期（6～10月）减少弃水，以充分利用水能资源达到最大限度增发电量目的。对具有季调节水库的水电站，如何充分利用水资源，合理控制水库水位，是一项值得探讨的课题。本文首先介绍了某水电站的情况，然后根据耗水率的计算公式理论分析了影响因素，接着重点通过对比该水电站相邻两年枯水期同一典型月份的月平均耗水率，分析当年耗水率增加的原因，最后提出了相应的改进措施以降低耗水率，增加发电量。同样也希望本文可以为同类型水电站提质增效提供参考。

耗水率；枯水期；运行方式；措施

1 概述

该水电站位于四川省西南部攀枝花市境内的雅砻江下游，距雅砻江与金沙江的交汇口33 km，是以发电为主的大型水力发电枢纽；坝型为混凝土双曲拱坝，最大坝高240m[1]。水电站装机容量330万kW，多年平均发电量为170亿kWh。水库正常蓄水位1200m，总库容58亿m，调节库容33.7亿m，为季调节水库。

2015年2月运行值班人员积极向调度申请停机备用（向省调申请停机备用30次，成功申请停机备用26次），机组多数时间是三台机运行（根据系统要求至少保持三台机组运行）。但2015年2月机组平均耗水率2.50m3/kWh，而2014年同期（2014年2月）平均耗水率为2.42m3/kWh，比2014年增大了0.08m3/kWh。

2 原因分析

2.1 耗水率影响因素

2.1.1 耗水率的构成

耗水率是指单位电量所消耗的水量[2～3]，以m3/kWh表示。其表达式如下：

耗水率＝发电水量/发电量＝

Q·T/（N·T）＝C/（H·η）

式中：Q——发电引用流量（m3/s）；

H——净发电水头，m；

N——机组出力，kW；

η——机组效率；

T——时段长，s；

C——常数（C＝3600/9.81）。

2.1.2 影响耗水率的因素

影响发电耗水率的因素是多方面的， 根据耗水率的概念和水电站水能动力特性公式，耗水率的高低是由发电水头、负荷、尾调室和振动区等诸多因素决定的。

2.2 厂站耗水率增大分析

现将2015年2月机组平均耗水率较2014年同期增大的原因分析如下：

2015年2月水库水位由月初1185.55m消落至月末1180.04m，水位下降5.51m，发电用水14.596亿m3，发电量5.8342亿kWh；2014年同期水库水位由月初1189.73m消落至月末1177.41m，水位下降12.32m，发电用水21.139亿m3，发电量8.7344亿kWh。根据耗水率的计算公式，耗水率等于发电用水量除以总发电量。与2014年同期相比，本月发电用水量减少了30.95%，而总发电量减少了33.20%，本月耗水率高于2014年同期。总耗水量与总发电量比较见表1。

通过分析，2015年2月耗水率增大主要有以下几个因素：

（1）水库运行水位较2014年同期低。

2015年2月月初水位1185.55m，同比2014年同期月初水位（1189.73m）下降了0.35%。2015年2月平均水位1182.76m（见表2），比2014年同期低0.08%。根据公式P=9.81ηQH，在有功出力一定的前提下，水头的降低必然使发电流量偏大，水头的降低是导致机组耗水率增大的一个重要因素。

（2）2015年2月机组发电负荷率较2014年同期大幅偏低。

2015年2月发电量（5.8342亿kWh）较2014年同期发电量（8.7344亿kWh）下降了33.20%，虽然及时联系调度停机，使得机组并网台数（3.15台/小时，2014年同期4.03台/小时）大幅降低，机组日平均发电负荷273.99MW，较2014年同期（322.46MW）下降了15.03%，造成机组平均负荷大幅降低。

造成发电负荷率低的原因主要有以下几个方面：

1）由于2015年春节刚好在2月中旬，春节期间系统负荷轻，对机组负荷率低也有一定的影响。

2）为满足低谷时段系统电压靠下限运行，需机组进相运行，多次开机进行调压；在总有功基本保持不变的情况下，多开一台机组吸收系统无功，必然降低机组平均负荷率，导致耗水率增大。

2月21日07：57系统电压528kV，上限527kV，电压无法调整。执行调度令开机调压。四台机运行1.08小时。

2月22日07：51系统电压528kV，上限527kV，电压无法调整。执行调度令开机调压。四台机运行0.83小时。

2月26日00：02省调令开机调系统电压至下限。4台机运行1.15小时。23：01系统电压529kV，上限527kV，电压无法调整。执行调度令开机调压。四台机运行8.57小时。

2月27日23：01系统电压528kV，上限527kV，电压无法调整。执行调度令开机调压。四台机运行3.25小时。

3）配合系统试验及厂内相关试验，影响机组平均负荷率。

2月为配合系统内复奉直流调试及瀑布沟水电站机组投产试验等，省调多次令电站在负荷低情况下多开机组运行，以保证更多的旋转备用容量来满足系统要求，间接增大了耗水率。

2月27日，08：53 5号机组开机并网进行小修前检查工作，09：37 5号机组小修前检查工作结束后联系省调停机备用时，省调告知系统内有高压试验，不同意停机，直到12：46联系省调将6号机组解列停机备用。期间一直保持四台机运行，此过程机组平均负荷比较低。

4）4、5号机组进行厂房结构及机组振动测试试验工作，使得当月平均耗水率增大。

2月28日，配合4、5号机组厂房结构及机组振动测试试验工作，4号机组从09：11至09：57保持空转状态46分钟，5号机组从10：24至11：06保持空转状态42分钟，此过程总耗水量相应增大。

2月28日，配合4、5号机组厂房结构及机组振动测试变负荷试验，进行4、5号机组联合变负荷测试工作。在此期间电站四台机运行，17：25 5号机组解列停机备用。从12：48至17：25，全厂总有功最高仅1107MW，机组平均负荷比较低。

5）综合分析。

造成2月耗水率低于2014年同期的原因：①水库水位低于2014年同期；②2月机组平均负荷远低于2014年同期，导致耗水率仍有所增加。

3 应对措施

结合影响耗水率的几个因素，从运行的角度出发，降低机组耗水率的措施有：

（1）优先开启效率高的机组。2号尾调室底坎高程比1号尾调室低，2号尾调室水位也通常低于1号尾调室水位，而上游水位是一定的，所以4、5、6号机水头通常高于1、2、3号机。因此在保证两个尾调室开启的机组台数基本一致的前提下，应视具体情况优先开启2号尾调室机组，以提高机组发电效率。

（2）合理分配机组负荷。机组都已投入AGC省调侧半闭环控制，由AGC自动分配机组负荷。在负荷分配方面，AGC程序已经考虑了机组效率问题。但有手控机组存在的时候，要结合机组效率曲线，合理分配机组负荷。

（3）减小运行机组的台数。随时监视系统负荷情况，摸清系统负荷变化规律，在具备停机条件时，积极与调度联系停机备用。

（4）整体来看，枯水期要结合来水情况，合理安排发电负荷，控制水库水位消落过程，将利于整个枯期降低耗水率，提高发电效益。

4 结束语

由上述分析可能影响耗水率的因素主要为发电水头和机组运行工况。因此，为减小机组的耗水率，从以上分析得知需要水库调度相关部门要积极配合电厂的经济运行，要尽量在枯水期将水位蓄水至高水位运行，同时负责发电计划的部门应精确合理安排发电计划，在机组发电水头高时增大发电量，在机组发电水头低时宜减少发电量。此外，要根据混流式水轮发电机组运行特性指标，在一定水头下，机组应尽可能带满负荷或者高负荷，即在振动区以上运行，极力避免机组在效率低、工况较差的区间运行，在机组运行平稳的前提下，合理安排运行机组组合方式，使尾水位保持较低。

[1]缪益平，蹇德平， 陈国春． 二滩水电站水库优化调度及经济运行实践[J]． 人民长江．2009（03）．MIAO Yiping， JIAN Deping， CHEN Guochun． Ertan hydropower station reservoir optimal operation and practice of economic operation [J]． The people of the Yangtze river． 2009 （3）．

[2]张勇传．水电站经济运行原理[M]．北京：中国水利水电出版社，1998．ZHANG Yongzhuan Economic operation of hydropower station is yong-chuan zhang． Principle [M]． Beijing： China water conservancy and hydropower press， 1998．

[3]周统中，郑晓丹．水电站机电运行[M]．郑州：黄河水利出版社，2007．ZHOU Tongzhong，ZHENG Xiao dan． Mechanical and electrical operation [M]． Zhengzhou： the Yellow River water conservancy press， 2007．

[4]陈飞翔． 二滩电站机组经济运行组合方式研究[J]．华东电力，2011（10）．CHEN Feixiang． Ertan power station unit economy operation combination study [J]． Journal of east China power，2011 （10）．

2016-09-21

2016-12-21

于远鹏（1974—），男，高级工程师，主要研究方向：从事水电站运行管理工作。E-mail：164554172@qq．com．cn

王 刚（1986—），男，工程师，主要研究方向：从事水电站运行维护工作。E-mail：327295031@qq．com．cn

Large Hydropower Station Is Flat Period Increased ae Analysis and Improvement Measures

YU Yuanpeng，WANG Gang
（Ya Long River Hydropower Development Company， Ltd. Chengdu 610051， China）

means for the economic operation of hydropower station by strengthening safety production management， improve equipment reliability， optimizing the allocation of power plant unit load， achieve dry flat period （January to may and November to December） reduce the ae， flood season （from June to October）reduced the water， to make full use of water resources to achieve maximum increase output.With season regulating reservoir hydropower station， how to make full use of water resources，reasonable control of reservoir water level， is a subject worth exploring.This article first introduces the situation of the hydropower station， and then according to the calculation formula of ae theory analyzes the influencing factors， and then focus on adjacent two years by comparing the hydropower station during dry in same typical mean monthly water rate， analyses the reason of water rate increase this year， finally puts forward the corresponding improvement measures to reduce water rate， increase the capacity.Also hope that this article can provide reference for same type hydropower station to ask quality efficiency.

water rate；during dry；operation mode；measures

TV741

A学科代码：570．70

10．3969/j．issn．2096-093X．2017．05．016