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摘要： 水电厂如何兼顾运行与检修，合理充分利用水能，实现利益最大化，应做出行之有效的运行调度方案。本文对该调度方案进行分析总结。
关键词：水电厂；运行；调度方案
Abstract: It should make an effective operation regulation plan of how to give consideration to operation and maintenance hydropower plant, and reasonably utilize hydroenergy to achieve the benefit maximization. This paper analyzes and summarizes the scheduling schemes.
Keywords: hydropower plants; operation; scheduling schemes
中图分类号：[TM622]文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
一、概况:
广东省英德市白石窑水电厂位于北江干流中段,下距英德市区25公里,电厂装有四台单机容量为18MW（额定流量为263m3/s），和一台单机容量为20MW的国产灯泡贯流式水輪发电机组,总装机容量为92MW,设计水头7.8m,多年平均发电量3.15亿kw·h。
二、问题的提出
水电厂是利用水能发电产生经济效益的，由水轮机出力公式：
N＝9.81η（上―下―Δh）Q
式中：N：机组出力（KW）；
η：机组效率η=85%~95%；
Q：机组过流量（m 3/s）；
上、下、Δh ：分别为上游水位、下游水位及水头损失（m）。
从上式可看出：
1、在机组过流量一定时，机组出力与工作水头成正比；
2、机组在额定出力运行时，机组过流量与工作水头成反比。
为了最大限度利用流入水库的水，追求利益最大化，在保证水工建筑的安全前提下尽量提高上游水位，减少机组发电单位耗水量，这在非汛期或机组有足够调节裕量时是合理的。
但在汛期，由于上游来水较多，且流量多变，机组全都是运行的，调节裕量很小。如果上游水位定得过高，当入库流量大于发电流量或机组因故停机检修时，对于库容调节能力很小的径流式电厂，必然会出现弃水现象，这样就会损失宝贵的水利资源。因此，为了更加合理地利用水能，必须降低上游水位，增加水库调节能力。但是，如果上游水位降得过低，当入库流量与发电流量相差不大且机组安全可靠时，机组发电单位耗水量必然增加，从而减少了水能利用率，达不到经济运行的目的。
另一方面，由于径流式电厂库容调节能力很小，一般情况下，上游来多少水，就有多少水用来发电，而上游来水是多变的，机组额定过流量是固定的。当入库流量与机组额定过流量不是倍数关系时，这就涉及机组开启台数与所带负荷的问题
可见，合理确定上游水位与机组开启台数及所带负荷是电厂优化调度的核心问题。
三、运行调度方案计算
现以白石窑水电厂为例，进行运行调度方案计算。
当入库流量大于机组发电流量，可将上游水位设为设计水位，机组在保证安全前提，尽可能多满发多发。
当入库流量不大于机组发电流量时，应根据机组可调裕量及水库库容确定上游水位。在分析机组可调裕量，必须考虑机组在正常运行时，因故停机及处理事故检修所用的时间，如下表所示：
因此，为了保证不弃水，水库最小调节库容=机组额定流量×14440（m 3）。
（一）、上游水位的选择
1、电厂最大出力时，最小入库流量Q0的确定
根据机组出力公式N＝9.81η（上―下―Δh）Q
式中N：电厂额定容量N＝92MW；
η：机组综合效率，假设η＝0.93；
Δh:水头损失Δh＝0.5米
上:上游水位上＝36.5米
下:下游水位下，由流量与下游水位表查得。
经试算，当Q＝1240m3/s,下＝27.43米可满足上式，查此时水轮机运转曲线，水轮机效率η水＝0.945，取发电机η发＝0.985，则机组综合效率η＝0.945×0.985＝0.931，接近假设值，合理。
所以电厂最大出力时，最小入库流量Q0＝1240m3/s。
2、上游水位的选择
当入库流量等于1240m3/s时，可按36.5米运行，但不推荐，因为水库无调节库容。
假设一台机因故障退出运行，需要4小时才能抢修完成。由上游水位与库容表查得36.5米对应的库容为11180万m3，经简化计算11180－0.0263×3600×4=10801万m3。从水位与库容表查得对应的上游水位为36.42米。
当入库流量小于或等于977m3/s时，而机组可调负荷为92MW时，上游水位可按36.5米运行。
当入库流量977＜Q≤1240时，可用插值法确定上游水位，即：
上＝36.42+6.3×10－4×（1240－Q）。
（二）、根据入库流量选择机组运行方式
当入库流量大于或等于1240m3/s时，所有机组都在最大负荷下运行。
当入库流量小于1240m3/s时，为了维持上游水位不变，可令机组过流量等于入库流量，机组按成组调节方式运行。先做出几个特征点，如以下所示：
由水轮机综合运转曲线可知，当净水头大于8.54米，且水轮机出力大于12.2MW（即发电机有功为12MW）时，水轮机的效率均大于93%。为了保证水轮机在安全高效区域运行，水轮机出力范围为12.2~20.413 MW，对应的发电机有功为12~20 MW。
根据水轮机综合运转曲线，绘出入库流量与机组运行方式关系表
（三）、上游水位的超前调度
1、根据天气预报，上游库区有强降雨时，电厂应在一天前开启所有机组，且在额定出力下运行，尽量腾空库容，按电厂调度小组指示，迎接洪峰的到来。
2、当上游孟洲坝电厂出库流量超过为800m3/s，且1小时内流量明显较大增加迹象或濛里电厂出库流量超过1000m3/s时，应引起足够重视。立即与上游电厂联系，了解上游电厂运行情况，同时开启所有备用机组，所有机组均在额定出力下运行，尽量腾空库容，避免弃水。
四、结束语
提高上游水位虽能最大限度利用水资源，也存在着因机组因故检修导致弃水的风险。这就要求我们及时掌握上游天气预报及降雨情况；与上游电厂沟通联系，掌握第一手水文资料。同时，加强机组日常维护，提高机组可调时间；了解机组状态，利用非汛期科学合理安排检修，搞高机组可靠性，迎接第二年的安全生产。只有通过对机组的科学管理和调度，才能在有限的水资源中获取最大社会效益和经济效益。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：水电厂；运行；调度方案
Abstract: It should make an effective operation regulation plan of how to give consideration to operation and maintenance hydropower plant, and reasonably utilize hydroenergy to achieve the benefit maximization. This paper analyzes and summarizes the scheduling schemes.
Keywords: hydropower plants; operation; scheduling schemes
中图分类号：[TM622]文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
一、概况:
广东省英德市白石窑水电厂位于北江干流中段,下距英德市区25公里,电厂装有四台单机容量为18MW（额定流量为263m3/s），和一台单机容量为20MW的国产灯泡贯流式水輪发电机组,总装机容量为92MW,设计水头7.8m,多年平均发电量3.15亿kw·h。
二、问题的提出
水电厂是利用水能发电产生经济效益的，由水轮机出力公式：
N＝9.81η（上―下―Δh）Q
式中：N：机组出力（KW）；
η：机组效率η=85%~95%；
Q：机组过流量（m 3/s）；
上、下、Δh ：分别为上游水位、下游水位及水头损失（m）。
从上式可看出：
1、在机组过流量一定时，机组出力与工作水头成正比；
2、机组在额定出力运行时，机组过流量与工作水头成反比。
为了最大限度利用流入水库的水，追求利益最大化，在保证水工建筑的安全前提下尽量提高上游水位，减少机组发电单位耗水量，这在非汛期或机组有足够调节裕量时是合理的。
但在汛期，由于上游来水较多，且流量多变，机组全都是运行的，调节裕量很小。如果上游水位定得过高，当入库流量大于发电流量或机组因故停机检修时，对于库容调节能力很小的径流式电厂，必然会出现弃水现象，这样就会损失宝贵的水利资源。因此，为了更加合理地利用水能，必须降低上游水位，增加水库调节能力。但是，如果上游水位降得过低，当入库流量与发电流量相差不大且机组安全可靠时，机组发电单位耗水量必然增加，从而减少了水能利用率，达不到经济运行的目的。
另一方面，由于径流式电厂库容调节能力很小，一般情况下，上游来多少水，就有多少水用来发电，而上游来水是多变的，机组额定过流量是固定的。当入库流量与机组额定过流量不是倍数关系时，这就涉及机组开启台数与所带负荷的问题
可见，合理确定上游水位与机组开启台数及所带负荷是电厂优化调度的核心问题。
三、运行调度方案计算
现以白石窑水电厂为例，进行运行调度方案计算。
当入库流量大于机组发电流量，可将上游水位设为设计水位，机组在保证安全前提，尽可能多满发多发。
当入库流量不大于机组发电流量时，应根据机组可调裕量及水库库容确定上游水位。在分析机组可调裕量，必须考虑机组在正常运行时，因故停机及处理事故检修所用的时间，如下表所示：
因此，为了保证不弃水，水库最小调节库容=机组额定流量×14440（m 3）。
（一）、上游水位的选择
1、电厂最大出力时，最小入库流量Q0的确定
根据机组出力公式N＝9.81η（上―下―Δh）Q
式中N：电厂额定容量N＝92MW；
η：机组综合效率，假设η＝0.93；
Δh:水头损失Δh＝0.5米
上:上游水位上＝36.5米
下:下游水位下，由流量与下游水位表查得。
经试算，当Q＝1240m3/s,下＝27.43米可满足上式，查此时水轮机运转曲线，水轮机效率η水＝0.945，取发电机η发＝0.985，则机组综合效率η＝0.945×0.985＝0.931，接近假设值，合理。
所以电厂最大出力时，最小入库流量Q0＝1240m3/s。
2、上游水位的选择
当入库流量等于1240m3/s时，可按36.5米运行，但不推荐，因为水库无调节库容。
假设一台机因故障退出运行，需要4小时才能抢修完成。由上游水位与库容表查得36.5米对应的库容为11180万m3，经简化计算11180－0.0263×3600×4=10801万m3。从水位与库容表查得对应的上游水位为36.42米。
当入库流量小于或等于977m3/s时，而机组可调负荷为92MW时，上游水位可按36.5米运行。
当入库流量977＜Q≤1240时，可用插值法确定上游水位，即：
上＝36.42+6.3×10－4×（1240－Q）。
（二）、根据入库流量选择机组运行方式
当入库流量大于或等于1240m3/s时，所有机组都在最大负荷下运行。
当入库流量小于1240m3/s时，为了维持上游水位不变，可令机组过流量等于入库流量，机组按成组调节方式运行。先做出几个特征点，如以下所示：
由水轮机综合运转曲线可知，当净水头大于8.54米，且水轮机出力大于12.2MW（即发电机有功为12MW）时，水轮机的效率均大于93%。为了保证水轮机在安全高效区域运行，水轮机出力范围为12.2~20.413 MW，对应的发电机有功为12~20 MW。
根据水轮机综合运转曲线，绘出入库流量与机组运行方式关系表
（三）、上游水位的超前调度
1、根据天气预报，上游库区有强降雨时，电厂应在一天前开启所有机组，且在额定出力下运行，尽量腾空库容，按电厂调度小组指示，迎接洪峰的到来。
2、当上游孟洲坝电厂出库流量超过为800m3/s，且1小时内流量明显较大增加迹象或濛里电厂出库流量超过1000m3/s时，应引起足够重视。立即与上游电厂联系，了解上游电厂运行情况，同时开启所有备用机组，所有机组均在额定出力下运行，尽量腾空库容，避免弃水。
四、结束语
提高上游水位虽能最大限度利用水资源，也存在着因机组因故检修导致弃水的风险。这就要求我们及时掌握上游天气预报及降雨情况；与上游电厂沟通联系，掌握第一手水文资料。同时，加强机组日常维护，提高机组可调时间；了解机组状态，利用非汛期科学合理安排检修，搞高机组可靠性，迎接第二年的安全生产。只有通过对机组的科学管理和调度，才能在有限的水资源中获取最大社会效益和经济效益。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。