万家寨水电站运行分析.docxVIP

万家寨水电站运行分析 近年来，电力市场在一些地区出现了相对盈余，导致水电站的运行模式发生了变化，影响了水电站的经济效益。同时期,我国北方地区连年缺水,黄河的来水量年年减少,如万家寨河段,1999～2002年全年过水量分别为155.35亿m3、129.41亿m3、111.88亿m3、118.84亿m3,预计2003年来水量较2002年减少37 %,均远远小于电站设计多年平均径流量192亿m3,造成发电量减少,水电站经济效益下降。但对水电站来说,来水量的多少并不与发电量完全成正比,若使水轮发电机组保持在最优工况下运行,则每度电的耗水量会相应减少,完全可以利用现有的来水量增加机组的发电量。因此实施经济运行对万家寨水电站尤为重要。 1 发电机及发电系统 万家寨电站水头:最高水头80 m;额定水头68 m;最小水头50 m。6台水轮机的参数见表1。 6台发电机组均为哈尔滨电机厂制造。水轮发电机组设计最小出力是40 %额定负荷,在40 %额定负荷以下运行时,机组不仅效率降低、水轮机转轮产生气蚀,而且还存在严重的机组振动。这种振动不仅对水轮发电机组造成危害,而且会对厂房、大坝等水工建筑物造成一定危害,因此应避免或减少水轮发电机组在低负荷工况下运行。 2 电站的运行情况 到2000年12月6日,万家寨水电站的6台机组全部并网发电。下页表2统计了2001和2002年电站的运行情况。 由表2可见,2002年全年来水量较2001年增加6.22 %,机组年利用小时较2001年增加了9.8 %,但发电量却比2001年增加了16.64 %。 3 运行状态分析 3.1 机组运行能耗 万家寨水电站设计单机年利用小时数为2 546 h,6台机应为15 276 h,2001和2002年机组实际年利用小时为9 016 h、10 517 h,与设计年利用小时差41 %和31.2 %。设计年总发电量为27.5亿kWh,2001年全年发电量为16.23亿kWh,与设计年发电量相差41 %。产生上述现象的主要原因是来水量减少,机组低负荷运行,2001和2002年低负荷运行分别占年总运行小时数的22.6 %和10 %。低负荷运行使每度电耗水量加大,180 MW机组在20 MW负荷运行时最大耗水量可达12 m3/kWh,而机组在最优工况运行时耗水量为6.0 m3/kWh,2001年全年来水量,若机组保持在正常允许负荷下运行,全年可增发电量14.6 %,即2.4亿kWh,按0.171元/kWh计,可增加收入4 100万元。2002年万家寨电站改变运行方式,较2001年平均水位提高2.14 m,并减少低负荷运行时间,从而在来水量仅增加6.96亿m3的情况下, 增加相对 发电量0.59亿kWh(按2001年平均耗水量6.86 m3/kWh水平计算,可增加发电量1.01亿kWh),增加相对收入1 009万元。由此可见,低负荷、低水位运行对电站造成的经济损失非常可观。 3.2 横向穿透性裂纹 万家寨电站1#机组1998年11月末投产,2#机组1999年8月投产,至2000年11月统计,低负荷运行小时数已分别达到6 086 h和3 387 h。由于低负荷运行,这2台机组尾水管锥管段均出现了850 mm的横向穿透性裂纹,致使机组较长时间停机处理。2002年4月,1#机组检修时发现转轮叶片靠上冠处出现裂纹,在13片叶片中有5片发生不同程度裂纹,其中3片是贯穿性的,最长达500 mm,另2片虽没有贯穿,但裂纹长达150 mm和100 mm。水轮机的低负荷区正是其的振动区和低效区,机组长时间在该区间运行不仅水耗高,而且振动加大,必然加速转轮汽蚀及相关设备部件的破坏,使机组大修期提前。长期的振动还会对水工建筑物造成渗漏、降低基础的稳定、降低安全系数等破坏性影响。 4 机组的运行性能 结合晋蒙两电网的电力生产情况,为避开机组低负荷下的不稳定区,优化机组运行方式,万家寨电站通过与两网的积极沟通,采取了限制机组出力范围的运行方式:水头在60 m以下时,机组单机负荷不低于80 MW;水头在60～68 m时,机组单机负荷不低于100 MW;水头在68 m以上时,机组单机负荷尽量在140 MW以上运行,不低于120 MW以下运行。为了优化机组运行工况,万家寨水电站与水利部天津勘测设计研究院科研所合作,进行了6#机组的摆度测试和2#、5#机组的真机测试。从测试情况来看,机组的压力脉动值在低负荷时严重超标(水机设计规范要求在空载和相应水头允许出力的60 %～100 %范围内,压力脉动双振幅和相应的运行水头之比ΔH/H不大于4 %),因而引起机组振动、噪声的增高(水机设计规范要求在全部运行范围内,水车室中靠里衬的脚踏板上方1 m处的噪声值≤90 dB。距尾水管进人门1 m处的噪声≤95 dB)和顶盖垂直振动增大(