关于提升水电站经济运行水平的探讨

殷佳佳

（四川洪雅高奉山水力发电有限公司，四川 眉山 620360）

1 引言

高奉山水电站坐落于四川省洪雅县境内，位于青衣江干流第四梯级，电站水头小、流量大，共装配了3 台单机容量为27 MW 的轴流转桨式水轮发电机组，年发电量可达4 亿kW·h，首台机组于2003年7 月投产，3 台机组至今运行平稳。随着“碳达峰、碳中和”战略目标的提出，在现今的市场环境下，面对有限的水资源，如何尽最大努力去提升水电站经济运行水平，成为众多水电企业生存与发展之路上亟待破解的难题。本文结合自身工作经验，对这一难题提出了自己的见解。

2 多措并举，保障水电站安全稳定运行

“事故猛于虎，安全重于山”，安全问题应该是每一个行业每一位职工的第一课，必须从思想和行动上筑牢安全“防火墙”，对每一项细小的工作任务保持敬畏之心。安全、优质、经济是电力生产行业应当遵循的原则[1]，其中，安全是第一位的，俗话说：每一条安规都是血的教训。没有安全作为前提，谈任何优质、经济都是徒劳的。所以想要有效提升水电站经济运行水平，就得全力保障水电站安全稳定运行。

2.1 工作人员专业化

水轮发电机组、变压器等设备是水电站的主要生产设备，因其体积大、结构复杂、操作难度高、专业性强等特点，稍有不慎便会造成极其严重的事故，并且一些细小的设备、技术等更新换代较快，新老职工需要不断更新自己的专业知识，并保持如履薄冰、如临深渊的警觉，才能安全熟练地操作各类仪器设备[2]。

2009 年8 月7 日，俄罗斯最大水电站——萨扬水电站发生了震惊世界的水电站安全事故。事故原因为机组超负荷运转，导致2 号水轮机发生剧烈的振动，致使机组顶盖的固定螺栓出现了疲劳破坏，最终导致了后续一系列不可挽救的悲惨后果。总结此次安全事故的“症结”是：工作人员安全意识不够强，专业素养不够高，没有遵循水电站安全运行规程进行操作，最终酿成大错。

为提高电站工作人员的专业素养和安全意识，高奉山水电站根据全年培训计划，定期对新老职工进行技术培训和安全培训。分批次组织职工到优秀的上下游电站（槽渔滩水电站和百花滩水电站）交流学习，以提高职业技能。多个电站联动举行职业技能竞赛以提升职业技能。组织“安全月”活动，学习电力生产各项规章制度：学习2021 年修订的《中国人民共和国安全生产法》等，做到“重要的事情说多次”，以提升职工安全生产意识；学习典型事故案例，如《水电站事故﹒（障碍）案例与分析》等书籍，不仅能提升障碍处理技能，也能增强工作人员的安全意识。

2.2 设备管理精细化

2022 年1 月12 日，位于甘孜州小金川河流域的关州水电站，工作人员进行设备检修时，厂房三号机组因堵头阀门爆裂导致透水事故发生，此次事故告诉我们设备管理工作不容忽视。

高奉山水电站首台机组于2003 年投运，目前各项设备都在逐步老化，所以设备管理工作显得极其重要。①高奉山水电站高度重视设备巡检工作，发电部共设1 个oncall 班和5 个运行班，oncall 班专门负责设备巡检，每日按照规定的巡检路线开展巡视点检工作，发现问题立即登记并通知维护人员，同时定期优化巡检路线，确保巡检无死角[3]。②对设备采用网格化管理，根据职工人数将各项设备分为n 份，每一位职工以网格管理员的身份负责1 份设备的管理工作，要求熟悉掌握设备的结构、工作原理和常见故障的解决方法，并定期和不定期检查设备是否正常运行。③充分利用高科技检测设备，采用热成像仪等专用仪器辅助日常巡检，能有效提升巡检的专业化水平和故障检测的精准度。

2.3 事故预演常态化

安全生产理念，要始终坚持预防为主的作业方针，防范化解重大安全风险必须从源头抓起，只有防微杜渐常自省，才能未雨绸缪筑牢安全防火墙。为有效预防、及时应对，高奉山水电站已实现事故预演常态化，每月组织一次事故预演，针对可能出现的突发情况，形成条件反射，增强了职工的事故处理能力。每年汛期来临时，上游来水通常会携带大量的固体废物，固体废物的大量堆积会严重降低技术供水压力。发电部人员在汛期到来之前便组织学习了《高奉山水电站水库防洪抢险应急预案》和《高奉山防汛工作方案》等,并进行相应事故预演，在汛期维护力量紧张时，发电部也能抽时间组织人员进行滤水器清废工作，以维持正常的供水压力值，确保了水电站的安全稳定运行。

3 双管齐下，提升水电站经济运行水平

全面提升水电站经济运行水平不仅能切实贯彻生态文明建设发展理念，更能有效提高水电站企业生产效益。但提升水电站经济运行水平是一项复杂、系统的研究课题，本文将从以下2 个方面来分析。

3.1 优化水库调度

高奉山水电站为河床式水电站，水库设计蓄水位以下库容仅2 580 万m3，且设计水头只有17 m，单机流量达187 m3/s。库容小、水头低、流量大的特点决定了电站上游的径流量大小会在很大程度上影响高奉山水电站的发电量[4]。

（1）式为水轮发电机组出力公式中，可以分析出：当机组效率不变、流量一定时，增加水头能提高机组出力；同样的，当机组效率不变，在给定机组出力下，增加水头能有效减小流量，即单位时间耗水量。所以，可以从提高运行水头着手，来实现利用有限的水资源多发电的目标。

式中，P为机组出力，单位kW；η为机组运行效率，单位%；Q为流量，单位m3/s；H为水头，单位m。

一方面，保证前池水位。汛期时，合理分析上游水情和天气预警，并积极与上级防汛调度部门沟通，在保证安全的前提下，尽量提高水位。枯水期时，要尽量将水位保持在正常蓄水位之上，避免长时间低水位运行。另一方面，降低尾水位。尾水清淤工作是降低尾水位的方法之一，高奉山电站于2014 年4 月开展了一次尾水清淤工作，此次清淤效果显著。在同一负荷下，保持前池水位不变，尾水位至少下降了0.4 m。按清淤前额定水头17 m，清淤后额定水头17.4 m 计算，取机组运行效率为85%，以给定负荷10 MW 为例，根据水轮发电机组出力公式可得到：

计算得知，尾水清淤后，在给定负荷10 MW 的情况下，单位时间内耗水量减少了1.6 m3，减少率达2.3%，效果十分明显。以上条件不变，在不同负荷情况下，尾水清淤前后各项数据对比如表1 所示。

由表1 可知，在65 MW 的运转负荷下，尾水清淤获得的效果最好，能使尾水清淤前后的尾水位差值达到0.6 m,单位时间耗水量减少率能达到3.4%。但是从表格中很难看出尾水清淤前后，随着负荷的增加，各项数据的走势情况，所以，为了更加形象地了解尾水清淤对水电站经济运行的影响，从表1 中提取部分数据绘制如图1 和图2 所示。

表1 高奉山水电站尾水清淤前后数据对比

由图1 可知，随着负荷的增加，尾水位逐渐被抬高，但负荷从20 MW 升高至25 MW 时，清淤前和清淤后尾水位被抬高的幅度都不是很明显，其余负荷增减变化时，尾水位被抬高的趋势相似。由图2 可知，当负荷为65 MW 时，尾水清淤前后的流量差值最大，对应的单位时间耗水量减少率也最大，当负荷为10 MW、15 MW、45 MW、50 MW 时，尾水清淤前后单位时间耗水量减少率最小，尾水清淤的效果表现得并不明显，而当负荷从15 MW 升高至20 MW、负荷从50 MW 升高至65 MW 时，尾水清淤前后单位时间耗水量减少率陡增，尾水清淤的效果显著，节水优势更加明显。

图1 清淤前后尾水位对比图

图2 清淤前后流量对比图

3.2 健全运行机制

①不断完善各台机组启停流程。机组开机耗时过长或一次开机不成功的情况下，会增加机组开机耗水量，所以需要在日常工作中，不断总结经验，多次实践，绘制出一套完善的机组启停流程，控制开机耗水，缩短空载时间[5]。此外在其他条件不变的情况下，应当首先打开漏水量较大的机组，从而减小后续机组的漏水损耗，降低总耗水率，提升机组综合运行效率。②科学分析上游电站来水数据和实时气象预报数据，合理预测本站水库水位上涨（下降）情况，及时与省调有效沟通。丰水期时，尽量申请多负荷发电；枯水期时，以高水位运行为调度目标。③探讨水电站短期经济运行方式。通常情况下，以10 d、一旬或者一周作为1 个计算周期。在确定负荷下，通过准确分析高奉山电站3 台机组的运行特性，以降低耗水量为原则，科学分配给定负荷，确保负荷分配最优化[6]。通过此方法可获得，不同的调度负荷下，各机组的最优运行方式，但在调整负荷时需注意，尽量减少机组穿越振动区间的次数。④制定电力营销策略。强化与省电网、省经信委等相关部门的沟通，积极争取政策上的支持，主动申请负荷，确保年度发电目标顺利完成。

4 结语

安全与经济是众多企业生产过程中老生常谈的话题，二者并非是鱼与熊掌的关系，而是需要兼顾的。对于水电企业而言，首先要保障水轮发电机组在安全稳定的状态下运行，其次要尽最大努力追求经济效益最大化，即不断提升水电站经济运行水平。经实践检验，利用优化水库调度、完善运行机制等技术手段能切实提升水电站经济运行水平，我们还需不断探索研究，才能在激烈的市场环境下占据一席之地。