观音阁水库电站优化运行方案研究

摘要

水电站经济运行是挖掘水电站水库及设备潜能、充分利用水能资源的一项措施，又是减少能源消耗的一项节能措施，其经济效益和社会效益十分显著。目前，挖掘水电站水库洪水能源利用的潜力的有效措施之一是利用降雨预报信息进行水库水位动态控制，二是水电站厂内经济运行，即在满足各种约束条件下，合理选择水电机组台数与组合，经济分配系统负荷和旋转备用容量，以期获得最大的经济效益。 观音阁水库电站自1995年开始投入运行已十年有余，因此研究如何在满足电力系统供电要求及水利系统综合用水需求的条件下，科学、合理地利用水资源，并进行厂内机组间的优化运行，实现电站的科学管理以达到节能增效的目的，是一个很有意义的课题。 水电站中水轮机是水轮发电机组的原动机，水轮机运行参数的优劣直接关系到电站的经济效益的高低。水轮机的运行状态或运行条件称为水轮机的运行工况，其主要参数有水头、流量、出力、效率等，这些参数在水轮机的运行过程中经常发生变化，在设计水头下达到最优工况。如何提高库水的利用率、增加单位水量的发电量，使机组尽量在良好的运行工况下多发电是观音阁水库电站优化运行的主要任务。 本文通过对观音阁水库利用降雨预报信息进行水库水位动态控制方法研究和水电站水轮发电机组的动力特性的研究，制定了机组最优投入次序、工作台数、最佳机组组合方案、机组间负荷的最优分配，确定了机组优化工作水头和允许运行负荷，并得出如下结论： （1）实施汛限水位动态控制方法，可以在防洪安全前提下增加洪水资源利用量，年平均增发电量449万度。 （2）为了保证观音阁水库汛限水位动态控制所增加的水能资源尽可能多的转换为电能，针对电站水轮机型号为混流式，机组所承担的负荷占机组保证出力的比例不应在50％以下，否则会使水轮机效率下降过多而造成严重气蚀和振动。 （3）尽量使电站机组在水库水位235m以上发电，特别是在高于设计水位时多发电，因此时机组运行工况佳，机组运行稳定、效率高且单位耗水量低。 （4）不要人为限制机组出力。如为减小机组放流水量，减小调速器开度，从而减少了机组的出力，这样能使水轮机偏离即时水位的最优工况区，使机组运行工况变差，效率下降、水轮机气蚀增加、机组振动加大，影响机组使用寿命。 （5）多台机组同时运行时，尾水位抬高，机组出力相应下降，在有限的水量和放流供水所允许的情况下，单机运行可提高水资源的利用率，增加发电量。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 我国水电能资源概况

1.2水电站经济运行问题的来源及意义

1.3 国外水电站优化运行研究发展及状况

1.4 国内水电站优化运行研究发展及状况

1.5水电站优化运行准则和水电站调度规程

1.6观音阁水库及电站简介

2 问题的提出及机组优化运行的主要任务

3观音阁水库电站优化运行方案

3.1 水轮发电机的动力特性与机组动力特性曲线

3.1.1 动力平衡特性

3.1.2动力指标

3.1.3水轮发电机组典型动力特性

3.1.4机组动力特性曲线

3.2机组最优投入次序及工作台数的确定

3.3机组间有功负荷的最优分配

3.3.1 有功功率的概念

3.3.2机组间有功负荷的最优分配

3.4机组间无功负荷最优分配

3.4.1 无功功率的概念

3.4.2无功负荷最优分配

3.5确定机组最优工作水头和优化运行负荷

3.5.1 机组优化运行负荷和最优工作水头

3.5.2机组运行限制负荷

3.6实例分析

3.6.1 观音阁水电站最优月引用流量模型

3.6.2机组流量最优分配模型

3.6.3计算与结论

4基于降雨预报信息的库水位动态控制研究

4.1 各级气象台灾害性暴雨预报服务水平分析

4.2水库以上流域各气象台站24h降雨预报信息的精度分析

4.3水库以上流域分级预报时的降雨量的频率分布规律

4.4 降雨预报信息用于观音阁水库实时预报调度的可行性

4.5 降雨预报信息利用于“汛限水位动态控制”的可行性

4.6考虑降雨预报汛限水位动态控制的条件及最适宜时间分析

4.7 降雨预报信息利用于“汛限水位动态控制”的方法

4.8 降雨预报信息利用于“汛限水位动态控制”的效益与风险分析

5 总结

参考文献

致 谢