水电厂节能经济调度运行发展趋势探讨

杨忠文

摘要：水能是一种可再生的清洁能源，利用其进行发电不仅绿色环保，而且还能有效解决电力紧缺现状。但是受自然条件的影响，我国的水能资源是不稳定的，具有季节变化，在枯水期或者负荷高峰期如果调度频繁，就会给设备带来严重的安全隐患。本文在分析水电厂调度问题的基础上，结合具体的案例，对水电厂节能经济调度运行的发展趋势进行了探究。

关键词：水电厂；节能经济调度；发展趋势

随着水电分设的实现，就产生了很多新问题，比如：水电的调度问题、电费的计算问题等。为了促使这些问题得以妥善的解决，就要对其节能、经济的调度策略进行探究，以实现水电厂节能经济调度运行的可持续发展。

一、案例分析

（一）案例概述

某水电厂位于某河流的中游，控制流域面积是2050平方千米，坝址多年的平均径流量是9.82亿m3，电站为径流跨流域引水式开发，设计水头178m，装机6×10MW，多年平均发电量是2.3亿千瓦时。该水库的正常发电高水位为1482.5m，相应调节库容为19.1万m3，正常发电死水位为1480.6m，相应库容为5.4万m3，属不完全日调节水库。针对该水电厂节能经济调度存在上述问题，其解决策略分析如下。

（二）解决策略

第一，不断提高发供电设备工作效率和安全可靠性。为了保证水电厂的运行效率能够得以有效提升，发供电设备的安全可靠性是基础。因此，对设备进行的检修技改就显得异常重要。首先，在设备检修管理中，坚持“应修必修，修必修好”的原则，利用技术监督手段，强化对发供电设备的检修维护工作，要使设备的安全健康水平做到可控、在控，确保修后技术指标优于修前水平，为电厂节能经济调度奠定坚实的物质基础。其次，不断提升设备的运行效率和降低设备能耗。其一，通过技术革新，提高水轮机转轮的工作效率和使用寿命，努力确保发电效率最大化和生产成本最小化。其二，认真落实原国家经贸委关于《淘汰落后生产能力、工艺和产品的目录》的有关精神和涉及内容，结合电厂实际情况，对损耗高的设备进行更新改造。最后，在机组处于频繁运行状态时，其运行方式要选择电网中经济效益最大化的方式，在运行过程中要尽量减少设备操作，做到不超负荷运行、带病运行，避免发生安全事故。除此之外，还要保证电网和水电厂运行的一致性，促使设备的使用性能得以有效提升。

第二，科学实施闸门调度，优化设备运行方式，节水抢发电量。为了促使水电厂运行的经济效益能够得以提升，要根据《调度规程》相关的管理措施进行调度，以安全、经济、优质为原则进行调度。一方面充分依靠水情测报系统的技术支持，根据不同时段上游来水和取水口水位、下游用水特点，通过不断分析总结，采取夜间闸门小开度运行方式时尽量将水位拉低；低水位、上游来水较小、低负荷段时停机；上游来水较大高水位时，提前开机等有效措施，来减少泄洪流量，努力确保来水的充分利用。同时，采取了进一步优化主辅设备的运行方式和提前完成检修任务，千方百计的降低电力和水能损耗，节水抢发电量。另一方面，强化运行值班人员的责任意识，狠抓设备运行、维护和消缺管理。通过精心调度，勤巡细检，认真开展设备定期检查维护和轮换性试验，确保运行备用设备健康良好。实时准确掌握各设备状况，发现问题及时进行处理，尽量缩短设备故障时间，确保不弃水。再一方面，密切关注流域天气状况，经常保持与调度及上游电站的沟通、协调，及时了解水情，合理确定开停机台数，充分利用来水多发电。

第三，注重发电生产成本管控，强化节约意识，大力开展节能降耗和修旧利废活动，提高机组经济运行技术指标。要大力开展以节水发电、降低厂用电量、汽轮机油的消耗等内容，深入开展节能降耗工作。主要开展的节能降耗工作是：（1）按照水能利用率、转轮效率较高、运行工况稳定的机组作为优先启动机组，努力使水能得到充分利用。（2）采取节能措施：①根据季节特点，及时调整路灯照明、空调等负荷的运行时间，减少电能损耗；②积极与调度沟通，尽量减少机组开、停次数；③采取关闭备用机组主阀、冷却水、水泵等节水措施；④枯季主变停运。通过上述活动的开展，进一步提高企业广大员工的节能意识，努力降低设备电能损耗和生产成本，进一步提高经济技术指标。

第四，枯季上游水库购水发电，提升经济运营水平。首先，加强与流域上游水库的沟通协商，在确保水库安全的前提下，联系上游水库雨季蓄水。其次，联系流域其他电厂联合购水，分摊购水成本，实现共赢。再次，在枯季小方式运行阶段，联系上游水库按时段放水，利用丰枯阶梯电价的政策，努力实现发电收益的最大化。

第五，加强营销管理，优化电价结算。在水电厂节能经济调度的过程中，如果处于枯水期，就要采取合理的调度方案实现水电利益的最大化。在对电价进行调节时，要使用分时计费的方法来完成，以合理控制尖峰时刻和低谷时刻的电价。如果处于丰水期，就要以基本电价为标准进行结算，将科学的电价核算方式提供给用户，以免不合理的电价对经济效益产生不良影响，最终保证电网调度和计费方式合理性，保证电厂经济运行的合理性，促使生产效率得以有效提升。

二、水电厂节能经济调度发展趋势

（一）多目标节能调度

本文使用梯级水电机组调度方法对水电厂的节能经济调度策略进行探究，其约束条件分析如下：

第一，水量平衡。某水电厂的水库库容=该水电厂的自然入流量+该水电厂的发电流量-该发电厂的弃水流量+水库与水库间水流的到达时间。使用公式表达就是：Vhj，t=Vhj，t-1+Ihj，t-Qhj，t-Shj，t+∑（Qhm，t-i（m，j）+Shm，t-i（m，j））。一般情况下，在发电调度过程中，无论是平水期还是枯水期都不会产生弃水，因此，上述公式可以简化：Vhj，t=Vhj，t-1+Ihj，t-Qhj，t+∑Qhm，t-i（m，j）。

第二，库容约束。水电厂库容约束的标准为：梯级水电站的库容要大于水库库容的下限，要低于水库库容的上限。用公式表示为：Vhjmin≤Vhj≤Vhjmax。

第三，发电流量约束。水电厂经济调度运行模式下的发电流量值要大于梯级水电站发电量的下限，同时也要低于梯级水电站发电量的上限。用公式表示为：Qhjmin≤Qhj≤Qhjmax。

第四，调度周期约束。在水电站调度的过程中，开始时刻的库容要和水电站调度周期的初始库容相等，结束时刻的库容要和水电站调度周期的末库容相等。用公式表示就是：VHJ，0=VINI，J；Vhj，T=Vend，j。

第五，水电转换关系约束。梯级水电站的发电功率与它的库容、发电流量关系密切，其公式表达如下：

Phj，t=c1jV2hj，t+c2jQ2hj，t+c3jVhj，tQhj，t+c4jVhj，t+c5jQhj，t+c6j其中，cnj表示的是梯级水电站的发电系数。

第六，发电出力约束。水电厂处理发电值要大于水电机组所允许的最小值，要小于发电机组所允许的最大值，公式表达如下：Phjmin≤Phj≤Phjmax。

（二）调度平台建立

为了保证电网运行的经济性和安全性，电力调度人员要建立统一的调度平台，以计算机为媒介对电网进行指挥，实现故障自动隔离、电网远程监控、负荷管理、电压有效调控等目标。在调度平台中，要对水电站的安全机组组合、算法设计、实用模型、调度计划进行研究以辅助决策，对包含多重安全分区电网发电调度的开停机问题和安全备用问题进行解决，实现发电与用电的平衡，执行节能发电的调度规则，向调度员提供优化的调整方案。同时，还能够以不同情况为依据对神经网络组合、灰色模型、kalman滤波、系统剩余分量分配等进行研究，促使预测的精度能够得以有效提升。

（三）发展智能电网和特高压电网建设

智能电网建设是将特高压电网作为骨干网架，以各级电网的协调发展为基础，将通信信息平台作为支撑，以互动化、信息化和自动化为特征，融发电、变电、输电、用电、配电和调度为一体，实现电压等级的全覆盖，实现电力流、业务流和信息流的一体化融合，是水电站节能经济调度的一大发展趋势。

结语

在低碳经济、绿色经济发展背景下，水电厂节能经济调度运行的实现具有必要性。目前水电厂在节能经济调度运行中存在经济效益不高的问题，在未来的发展中该问题的解决需要从多目标节能调度、调度平台的建立和发展智能电网和特高压电网建设来实现。

参考文献：

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[2]张志刚，马光文.节能减排环境下水火电站群多目标优化调度模型研究[J].四川大学学报（工程科学版），2009，（2）：53-57.

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