浅析高凤山水电站的安全经济运行

吉超

（中广核洪雅高凤山水力发电有限公司，四川眉山620360）

浅析高凤山水电站的安全经济运行

吉超

（中广核洪雅高凤山水力发电有限公司，四川眉山620360）

水电厂的安全经济运行就是在保证电厂安全的前提下，发好电、多发电。但是如何才能够实现这样的目标是一项中小型水电厂应该研究和探讨的课题。本文通过介绍高凤山电厂的实际情况，从安全发电和经济运行两个方面进行阐述，结合近几年来的运行管理实践，分析水电站经济运行影响因素，提出应对措施。

安全发电；经济运行；管理实践；水电站

高凤山水电站位于洪雅县中保、东岳、罗坝三镇交界地带，距洪雅县城约20 km，交通十分方便。该工程为清衣江干流开发的梯级电站之一，为典型河床式水电站，设计正常蓄水位502 m，正常蓄水位以下库容2 580万m3，具有330万m3的日调节能力。电站总装机容量3×27MW，采用三台轴流转浆式水轮发电机组，设计水头17 m，引用流量3×187 m3/s。电站在枯水期可保证出力16.7 MW，年利用小时数5 451 h，预计年发电量4.088亿kW·h。

1 水电站安全经济运行的意义和要求

水电站安全经济运行不仅是缓解能源紧缺，实现节能减排目标的要求，还是提升企业管理水平和盈利能力的需要。如何提高水电站安全经济运行水平是一个系统工程，它有以下要求：

1.1 安全生产是水电站经济运行的前提

经济效益以安全生产为基础，没有安全生产，经济效益就失去意义。经常事故停运的机组谈不上经济运行，较高的设备健康水平及检修质量是机组安全运行的前提。

1.2 有效的技术管理体系是水电站经济运行的保证

设置专门的权威的技术管理机构，全权负责跟踪研究全厂经济运行情况，了解全厂技术经济指标的现状，分析经济指标变化原因，及时出台有效的技术方案和措施并严格执行，保证水电站始终处于良好的经济运行状况。

1.3 高素质职工队伍是水电站经济运行的关键

职工是提高水电站经济运行的主体。建立公正合理的竞争激励机制，充分发挥职工的主观能动性和创造力，不断培养高素质的职工队伍对于发电企业提高经济性工作有着至关重要的推动作用。

2 水电站安全经济运行的影响因素及应对措施

水电站的安全经济运行很大程度上依赖于发电机组的安全经济运行。根据高凤山水电站近几年来的安全运行实践经验，分析总结了影响水电站经济运行的各种因素及应对措施，我们从两个方面来入手：一是安全发电；二是经济运行。

安全发电主要有巡视检查、缺陷（应急）处理和应急演练；

经济运行主要有水库调度优化、发电调度优化及电量差价优化三方面。

2.1 安全发电

安全运行是一个电厂最基本的保证，没有安全就谈不上生产，就没有效益，所以一定要保证机组的安全运行。

2.1.1 定期巡视检查

高凤山电厂从开始发电到现在已经11年了，一些设备已经陈旧老化，虽然中途进行过一些技改，但是主设备没有更换，这使得定期巡视检查极为重要。高凤山电厂设有5个运行值，1个ONCALL值；ONCALL值的主要任务就是巡视检查，运行值在上班期间不定时进行2次巡视检查，最大程度上保证了设备的安全运行。

ONCALL值每日对设备进行一次巡检，对部分区域同步进行点检，历时3～5 h，巡（点）检后及时向中控室值长进行汇报，并对当天发现的缺陷和隐患进行记录，向维护部主任汇报；及时填写定期工作记录，对以后巡（点）检过程中需要注意的事项进行强调，每月对隐患设备进行跟踪观察，确保机组的安全稳定运行。

以2013年8月6日发现的缺陷为例，ONCALL人员早上在巡视过程中发现1号机组控制环上面有一滩油混水液面，下机架盖板上有明显的水滴落下，为了确保机组的安全运行，ONCALL人员立即向中控室值长汇报，值长将负荷转移至3号机组并停下1号机组，在做好安全措施后进风洞进行检查，发现推力油盆油位已经到高位并溢出，值长立即通知还在开会的厂领导及部门主任，到现场检查后定性为I级缺陷要求立即进行处理，确保了机组的安全运行。2.1.2缺陷管理

由于水电的特殊性这就要求水电机组及其辅助设备具有较高可靠性。高凤山电厂设备陈旧老化，各种缺陷较多，处理难度大，维护人员少，在运行人员发现缺陷后就需要及时的进行消缺。电厂为了保证消缺质量和消缺效率制定缺陷管理制度，并将消缺率和两票管理纳入了绩效考核。

由于设备从正常到出现事故隐患是一个渐变的过程，这些渐变的过程都是有特征的，如漏气（油），外形变化，振动，有异响，随着气（油）越漏越多，响声越来越大，假如未能及时发现处理，事故可能会发生。定期巡视检查就显得极为重要了，在发现缺陷后应及时记录，建立台帐，并定时进行设备缺陷分析，为以后设备检修提供依据。

在发现缺陷后对缺陷的处理是至关重要的，我站对常用设备、易损设备进行分类管理，在采购时优先采购，保证及时更换故障设备，在维护工作过程中，倒闸操作也是非常重要的，我们严格按照两票三制来办理，确保无人为事故，保证人身设备安全。

例如ONCALL人员在巡视过程中发现顶盖泵水位跳动较大，实际观察水位变化不大；通知维护人员检查后发现液位传感器故障，更换后正常。

由于人员和设备的原因，我们在设备巡视上还有一些可以加强的地方，比如采购一些高科技的设备检测仪器如热成像仪、气体在线监测仪等，以发现肉眼难以观察到的一些缺陷；在现有人员的基础上增加巡检人员，实现设备区域化专人管理等。

2.1.3 应急演练

高凤山电厂每月组织一次事故应急演练，充分做到事故前有准备，事故发生后能及时有效的进行控制、处理。每月一次的培训工作进一步提高了运维人员的业务素质和能力，在面对人员少和突发情况下，机组安全有了多一份的保障。

在汛期，青衣江流域来水较为猛烈，经常会携带大量的泥沙和渣渣，严重影响我们技术供水的压力。为了保证技术供水有正常的压力值，就需要给技术供水泵的滤水器清渣。高凤山电站为确保安全度汛，在汛期开展了技术供水压力不足的应急演练，通过应急演练，在维护人员不足的时候，运行人员也可以带队对技术供水滤水器进行清渣工作，保证了机组的安全运行。

2.2 经济运行

水电站经济运行的方式可以实现运行工况优化，从而节约用水，增加发电量。

2.2.1 水库调度优化

高凤山水电站水库库容小，为日调节水电站，机组运行水头低，流量大。因此，电站发电量在很大程度上由河水的径流量决定的。如何使径流水发挥最高效益，这就要求对水库进行优化调度。

要提高水电站的发电效益，降低水电站的发电耗水，充分利用有限的水量多发电，就要对水电站的机组运行进行优化，实现最优经济运行。根据水电站的水轮发电机组的出力公式：

P=9.81ηQH/103

式中，P-机组发电有功功率，即出力，单位为kW；Q-机组单位时间耗水量，单位为m3/s；H-水库的水头，单位为m；η-机组的运行效率。

可以看出水电站经济运行的目的就是要在电站出力一定的情况下，使机组总的耗水量为最小。要实现这一目标可以采用两种方法：一是提高水电站的运行水头H，二是使水轮机运行在效率η高的区域。

水轮机输出功率与输入水轮机水流功率之比值就称之为效率，其值一般为80%～95%，我们这里固定取85%。除此之外，就只能够在运行水头上下功夫了，水头的提高能进一步的减小耗水量，从而达到最佳经济运行。

大家知道工作水头=前池水位-尾水位，所以高凤山电站从前池水位和尾水位两方面采取了措施。因为高凤山水库自建立以来只经历了几次停机拉砂，库区砂石缓慢淤积，在坝体以及库区建筑物不变的情况下，库区蓄水量减小，对水头的影响较大。高凤山电站分别在汛期和枯期采取不同的措施对水头进行更一步补充，汛期来水量较大，渣渣较多，我们在确保安全水位的前提下，尽量提高水位，及时对机组拦污栅进行清渣，确保机组的安全稳定运行。枯期来临后，发电机组流量减小，我们尽量保证水位在正常水位之上，这样一来水头就比额定水头17 m多，最多的时候能够达到19 m，最大限度的提高工作水头也是减小耗水量的重要方法。

除了提高前池水位，我们还从尾水位方面进行了着手。在2014年4月份，高凤山电站进行了尾水清淤工作，我们可以通过表1数据来看看尾水清淤工作后结合前池采取措施提高工作水头对经济运行的重要作用（该数据是在保持前池水位不变的前提下）。

表1 高凤山电站尾水位清淤前后对比表

从表1可以看出，本次尾水渠清淤效果明显，尾水位在相同负荷时至少下降了0.4m。我们通过以下计算来看有多少差值：

①在以额定水头17 m，η值为0.85计算，负荷10 MW时的下泄流量为70.5 m3/s；

由P=9.81ηQH/1000

得Q=P/9.81/η/H×1000

=10/9.81/0.85/17×1000

=70.5 m3/s

②在以额定水头17.4 m，η值为0.85计算，负荷10MW时的下泄流量为68.9m3/s；差值为1.6m3/s，

由P=9.81ηQH/1000

得Q=P/9.81/η/H×1000

=10/9.81/0.85/17.4×1000

=68.9 m3/s

70.5 m3/s-68.9 m3/s=1.6 m3/s

③按高凤山电站多年平均上网电量3.4亿计算，将增发800万kW·h。

由P=9.81ηQH/1000计算清淤前工作水头为17m时的流量

得Q=P/9.81/η/H×1000

=3.4×108/9.81/0.85/17×1000

=24×108m3/s

由P=9.81ηQH/1000计算清淤后工作水头为17.4 m时的流量

得Q=P/9.81/η/H×1000

=3.4×108/9.81/0.85/17.4×1000

=23.4×108m3/s

即清淤前后流量总值相差6×107m3/s

再根据P=9.81ηQH/1000计算增发有功为：

P=9.81×0.85×17.4×6×107/1000

=8 705 MW·h

清淤前后比较，清淤后理论值能够达到增发800万kW·h，将产生实际效益约870万kW·h×0.3元=261万元人民币。

2.2.2 发电调度优化

根据上游来水情况以及水库水位情况的变化及时与调度中心联系，使机组保持最优出力，减小耗水量，保证经济运行。可以通过以下措施来实施：

（1）加强与上游电厂沟通，水文人员及时获取实时水情，包括上游电厂上下游水位、机组出力、进出库流量、闸门运行情况等；

（2）加强与省调沟通，运行人员根据实际水情及时与省调联系沟通，合理安排机组运行方式，减少机组空转和低负荷运行时段，灵活主动地调整机组负荷曲线，充分利用水库有限库容和水头多发电；

（3）合理控制水位，提高机组效率。根据水情尽量将上游水位控制在正常蓄水位，减少上游水位过低时段，提高机组运行水头，降低发电耗水率，保持机组高效运行；

（4）灵活调度，节能降耗。发电运行部根据不同机组的特性及调度负荷要求，制定机组运行方式规定。优先运行水能利用率高的机组，优化运行机组组合，降低辅机用电和主变损耗；

（5）保持沟通，合理营销。每年根据实际需要，对上游电站和调度中心进行及时的沟通，以保证水情的及时性、真实性和调度申请的便捷性。

2.2.3 电量差价优化

针对四川电网电价的变化性，高凤山电站应公司要求制定了《综合电价提升方案》。方案中严格要求了电量结构峰谷比要求，每月月末运行、ON-CALL班组值长进行综合电价提升讨论，就本月中出现的问题进行分析，寻找解决办法，同时各个值长提出自己对综合电价提升的合理化建议。运行、ON-CALL班组人员按照《综合电价提升方案》中要求，合理利用水库调节库容将谷段的水用于峰段发电，做到了发好电的要求，为综合电价提升打下了坚实的基础。

今年由于电网调度的干预，2月和3月份的峰谷同比去年有所降低，但是到目前为止综合电价较去年有0.0032元的提高。

3 结语

水电站的安全经济运行不仅对提高企业的管理水平和技术实力，增加发电效益，确保电网安全稳定运行有着重要的现实意义，还体现了充分利用清洁能源，节能减排的企业社会责任。高凤山水电站将继续按照“优化运行增效益，多措并举保安全”的要求，集思广益，不断探索创新，提升水电站安全经济运行水平，力争发好电，多发电，发挥更大的经济效益和社会效益。

[1]国家电力公司.水电厂无人值班的若干规定（试行）国电发＜2002＞685号.

[2]国家电网公司.国家电力公司电力安全工作规程（变电站和发电厂电气部分）试行[S].2009.6.

[3]刘洪林,肖海平.水电站运行规程与设备管理[M].北京：中国水利水电出版社，2009.3.

[4]裘江海.水电站运行与管理[J].浙江工商大学,2011.10.

[5]张勇传.水电站经济运行原理[M].北京：中国水利水电出版社，1998.10.

TV737

B

1672-5387（2017）02-0047-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.02.018

2015-07-24

吉超（1985-），男，从事发电运行值班工作。