抽水蓄能机组按设计能力运行问题分析与解决

汪军元，叶炜敏

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台317200）

抽水蓄能机组按设计能力运行问题分析与解决

汪军元，叶炜敏

（华东桐柏抽水蓄能发电有限责任公司，浙江天台317200）

通过对抽水蓄能电站按设计能力运行现状进行调查，分析抽水蓄能电站按设计能力运行的特点，总结出抽水蓄能电站按设计能力运行存在的水库安全、机组运行方式、维护检修、对电网的作用等方面九个问题，并找出其中最为迫切、重要的三个问题，在实际中寻找解决的方法。

抽水蓄能机组；设计能力；发电抽水计划；不稳定运行；安全

1 引言

2016年1月，因电网公司发展需求，抽水蓄能电站需要按设计能力运行。各抽水蓄能电厂在2016年之前，罕有按设计能力运行的情况，2016年2月，开始按设计能力运行。抽水蓄能机组按设计能力运行，在机组运行方式安排、机组稳定运行、水工建筑物安全、电站设备消缺、电站检修计划安排等遇到了之前所没有的问题，这些问题目前还没有满意的成熟的解决方案，因此有必要进行研究。

2 现状与问题

2.1.状调查

以华东某厂为例，截止2016年9月30日，发电16.11亿kW·h，去年同期8.50亿kW·h，增长89.5%；抽水19.42亿kW·h，去年同期10.17亿kW·h，同去增90.9%；机组启停4 236次，去年同期2 420次，增长75%；机组运行12 289 h，去年同期6 385 h，增长92.4%。2016年发现缺陷201条，去年同期82条，同比增长145%。

2.2.设计能力运行特点

1）机组运行时间长，抽发电量大。

2）上、下库水位变幅大。最高水头更高，最低水头更低。

3）运行方式复杂。

2.3.设计能力运行存在的问题

1）上下库防洪压力增大

抽水结束后，上水库水位运行在高位区，上库防洪压力增大。以华东某厂为例，2015年，抽水结束后，上库水位在395.5 m，距离征地淹没线396.27 m,有0.7 m裕度，防洪压力不大。而2016年抽水结束后，上库水位396 m，只有0.2 m裕度，考虑到华东某厂上库有来水，又处在浙江沿海，有梅雨、台风，有不可确知的强降雨，因此防洪压力很大。同时华东某厂上库四周有村庄及农田，若上库水位超过正常运行水位，还有可能造成和地方上的纠纷。

发电结束后，下水库水位运行在高位区，下库防洪压力增大。实际运行中发现，若水库有多余水量，在发电计划未结束后，发现下库水位已高，此时不得已将发电机组停机，影响发电计划。这种情况在运行中容易忽视，需特别注意。

2）发电后期，机组带不足负荷与运行不稳定

发电后期，水头低，机组带不足负荷与运行不稳定。以华东某厂为例，当上库水位383 m以下继续发电，振动、摆度明显加大，对机组运行不利，负荷也带不到额定值，库水位至382.5 m时，负荷降低将接近或达2%的华东电网考核值，将被两个细则考核；382.5 m以下继续发电，负荷继续降低，振动、摆度超过设置的报警值，对机组运行极为不利。

3）抽水后期，机组运行不稳定

理论上，抽水后期，抽水水头高，机组运行将不稳定。机组按设计能力发电抽水，抽水后期，水头较之以前会更高。

4）对大坝、库岸安全运行不利

上下库水位变幅大，且变化更为频繁，对大坝、库岸破坏影响加剧。2016年机组按设计能力发电抽水以来，华东某厂公司1～4月，大坝渗漏水、位移及库岸稳定方面未发现有明显变化。5月，下库库岸一处山体出现裂缝，现不能完全证明是由今年以来下库水位变幅增大引起的，但这方面可能性很大。且之后有无扩大均势，需要观察。

5）机组磨损大，维护压力增大

近1年运行表明，机组运行时间长，机组磨损增大，尤其是机组发电到后期，振摆加剧，机组构件易产生松动；继电器接点、保护及监控等回路接线易松动，自动化元器件误动、拒动概率增加。以华东某厂为例，自2016年按设计能力运行以来，机组缺陷比2015年增加约1倍。2016年7月后，在定检时也发现，4台机定子波纹片均开始有不程度的窜出。另一方面留给设备消缺、维护的时间相对缩小，增大了设备消缺、维护的难度。两方面都增大了设备维护压力。

6）影响当日发电抽水计划完成

备用机组少或没有，可能影响当日发电抽水计划。2016之前，一般是2、3台机发电或抽水，有1台或2台备用机组，当有机组开机不成功或运行中跳闸，可开备用机组，不影响当日抽发电计划（96点曲线），对电网无影响。而2016年机组按设计能力发电抽水以来，备用机组少，有时要求机组满发或满抽，就完全没有备用机组，当有机组开机不成功或运行中跳闸，则影响当日抽发电计划，对电网也有影响。

7）抽水启动可靠性降低

抽水启动，可选用背靠背和SFC启动方式，但最后一台机不能用背靠背方式，只能用SFC一种方式，且启动最后一台机时SFC已长时间运行，SFC运行可靠性相对下降，因而最后一台机组启动成功率会相对比较低。

由于发电量大，上库最低水位比以往低，3月某天凌晨，背靠背抽水调相启动时，发生拖动机开限压开度，被拖动机转速达不到要求，而启动不成功。

8）抽蓄机组电网调节作用削弱

机组按设计能力发电抽水，备用机组少，特别是机组满发或满抽，完全没有备用机组，抽蓄机组充当电网事故备用的功能被削弱，满开机发电，蓄能电厂失去了紧急发电备用功能，当电网发生大机组跳闸或区外大功率输电线路跳闸时，蓄能电厂紧急支援功能将无法发挥作用；满开机抽水，蓄能电厂失去紧急负荷备用功能。

9）发电抽水计划安排困难

一是机组按设计能力发电抽水，对发电抽水计划精度要求特别高，这方面压力也就更大；二是计划安排中因发电点数多，计划紧密，曾出现过上午发电与下午抽水计划之间没有时间间隔，出现电站机组一边发电状态同时又有机组抽水调相启动情况；三是由于运行方式变换，给日计划96点安排造成了干扰，发电抽水点数计划常达不到理想状态。当运行方式变化时，计划极易出错。

3 问题的解决

3.1.键问题

对两种运行方式存在的问题，从迫切性、当前危害性、重要性三个方面，确定三个关键问题：1）发电抽水计划安排困难；2）发电后期，机组带不足负荷与运行不稳定;3）抽水启动可靠性降低。

3.2.对发电抽水计划安排困难

变更运行计划，制定方法，制作实用、简易的水位—点数表，可以方便、精确计算库水位，由此合理安排抽水发电点数（计划），很好解决了发电抽水计划安排困难这一难题。

3.3.对“抽水启动可靠性降低”

对于背靠背启动时，因水头低，拖动机开限压开度，相应的对策是合理抬高拖动机空载开度。考虑到提高机组空载开限后，在水头高时，机组发电开机可能过速，影响机组安全，我们采用空载开限随水头大小动态跟踪的方法，即水头低时，空载开限大，水头高时，空载开限小。实践表明，这一方法有效解决了背靠背启动时，拖动机开限压开度，机组开机不成功的问题。

为提高抽水启动可靠性，我们加大了SFC的维护力度，加大了尾水管浮子等自动化元器件的维护力度。

3.4.对“发电后期，机组带不足负荷与运行不稳

定”

以华东某厂为例，采取以下措施：积极主动与调度计划处沟通，上库水位382.5 m以下时，该厂机组降出力运行，单机负荷280 MW，采用“总点数不变，但出力减少，运行时间增加”的做法，经过一段时间运行表明，这样做既保证了电站机组的发电量，同时机组的振动、温度也在合格之类及解决机组带不到计划负荷而被考核的问题。为不被考核和满足机组稳定运行，该厂2016年之前上库最低水位为382.5 m，而2016年上库最低运行水位378.9 m，但机组运行平衡、未被国网华东分中心考核，极大提高了机组的可用性。

4 结论

抽水蓄能电站按设计能力运行，使机组在稳定运行、大坝安全、运行维护、计划调度、在电网中的作用诸多方面都面临新的问题，产生了新的困难，通过在实践中努力，大部分问题都得到了较好解决。抽水蓄能电站按设计能力运行，作为一新生事物，运行时间不长，其中的问题，还有待在实际中暴露与发现，其解决方法也需在实践中摸索。而这运行方式本身也还有很多值得探讨商榷的地方。

TV743

B

1672-5387（2017）09-0070-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.09.024

2017-06-19

汪军元（1975-），男，高级工程师，从事抽水蓄能电站运行、安全管理、计划调度等工作。