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摘要：本文针对水电站高效稳定经济运行优化分析，结合实际案例，在简要阐述在水电站稳定运行中存在问题的基础上，分析了优化水电站高效穩定经济运行的主要途径。得出通过一系列优化措施，是提高水电站运行经济性关键的结论，希望对相关单位有一定帮助。
关键词：水电站；高效稳定；经营运行；优化途径
水电站能否高效稳定经济的运行，直接决定了企业的经营成本和经营效益，在新时期背景下，各大领域之间的竞争愈发激烈，就水电站企业而言，具有规模大、运营成本高的特性，各项机电设备高效、稳定、经济性运行，对电力企业持续稳定的发展有重要意义。但我国对此方面的研究还不够深入，因此，本文基于实际案例，对水电站高效稳定经济运行优化做了如下分析。
1、案例分析
某水电站属于径流引水式水电站，由两个机组共同组成，1#机组为2.0MW，2#机组为1.6MW，设计水头为390m，引用流量为1.2m3/s，设定的额定转速为400转/m，发电引水系统由溢流坝、无压隧道、压力前池、排沙系统等共同组成。
2、目前水电站运行中面临的问题
2.1自动化控制明显不足
就按了水电站而言，整套发电系统中，无论是综合自动化系统还是机组自动化等都才存在严重缺陷，和美国、德国等发达国家的水电站自动化控制系统相比，还要很大的提升空间。系统在启动运行时，仅仅手动开停机这一项是就需要40min～50min，成功率不足60%，美国水电站的开停机只需要5min～8min，但成功率却在90%以上，从这两组对比数据中可以看出，我国自动化控制功能还需要进一步深入研究。
2.2机械利用率比较低
该水电站在运行中，水轮机真机叶和曲线模型存在不一致的现象，严重了水利机械设备运行的效率。比如：1#机组在进行满负荷运行时，其综合效率只有65.46%；2#机组在满负荷运行时，综合效率不足58.42%，该水电站最大出力仅为3060kW·h。在相同机组和相同条件下，美国水电站的组大出力得到2.46万kW·h，不足美国的八分之一，需要进一步提高【1】。
2.3泥沙影响问题
泥沙影响问题是每个水电站都会或多或少存在的问题之一，在水电站运行过程中，隧洞内泥沙如果淤积过大，就会降低过流的能力，如果采用河道自然取水的方法进行发电，则势必会造成技术供水中断的问题。就案例而言，平均没年非计划停运时间超过60小时，严重影响了水电站运行的经济性。
3、水电站高效稳定经济运行优化途径
3.1明确经济优化的目的
一个明确的目标，是各项工作得以高效看着的前提和动力，为充分调动相关的积极性，就必须先明确水电站高效稳定经济运行优化的目的。
第一，该水电规模比较小，单位kW利润率比较低，如果上述问题，得不到有效解决，在势必会水电站经济效益造成更大的影响，甚至会导致水电站缺乏必要的运维资金，难以持续稳定的运行。因此，需要通过一系列高精尖的技术和设备来提高水电站系统运行的稳定性和经济性，才能推进水电站企业持续稳定的发展。
第二，相关技术论证表明，通过研究优化机组运行方式、技术供水系统稳定性、水轮机效率等，是提高水电站高效稳定性经济性运行的主要途径，对提高发电效益也有重要意义。两台机组的流量特性曲线如图1所示：
根据等微增率的原则，在一定负荷下，对于两台机组水电站工作流量最小的条件是两台机组的流量微增率值相等，即，就有dQ=dQ1+dQ2，对于n台机组的水电站，具有n台机组的流量微增率值均相等。
所以，在具体优化过程中，要以降低非计划停运时间，提高水轮机运行效率为主要指导思路。达到开停机之间在10min之内，月非计划停运次数不能超1次，年非计划停电时间不能超过10小时，最大处理在5000kW·h，机组运行效率在80%以上的目的，才能满足实际需求【2】。
3.2机组经济运行方式优化途径
水电站机组经济运行方式优化的途径，可以从以下两个方面进行入手：
第一，提高机组自动化控制水平。根据目前水电站运行实际情况，积极理顺自动化系统和机组自动化系统中存在的缺陷，并进行消缺处理，缩短远方、就地自动化开停机，将开停机的时间控制在10min之内，并提高操作的成功率。水电协调优化调度的目的是在“以水定电”和“以电定水”两种调度模式之间寻求一个理想的平衡，其调度目标为完成发电任务后水库尽可能的多蓄水，也就是水库的出库的发电流量和弃水流量尽可能的小，因此，水电站水库的水电协调调度数学模型为：F=min
Qd（t）+Qd（t）此公式中，Qd（t）为第t时段水电站的发电流量；Qd（t）为第，时段水电站的弃水流量；N（t） 为水电协调模式下时段t水电站出力。
第二，严格遵循经济运行综合曲线，按照该地区雨季和旱季降雨量的综合特点，确定机组运行的方式方法，和停机的规律。绘制出雨季、旱季、1#机组、2#机组经济运行综合曲线并严格落实到实际工作中【3】。就案例水电站而言，经济运行曲线表如表1所示：
3.3技术供水系统稳定性优化途径
第一，在该水电站河道取水口中设置沉砂池， 并在沉沙池中增设冲砂闸，并定期进行排沙处理，确保水电站各项系统运行供水的充足性。
第二，把原来硬质塑料取用水管道，更换为个热镀锌钢管，避免泥沙在管道中发生淤积。
第三，在2#机组沉砂池中安装上低于标准水位的语音报警装置，到泥沙淤积量超过规定值时，提箱维护人员技术清理泥沙。
第四，在生活水池中增设一路备用水源，以备不时之需，在旱季河道水量比较小，难以满足水电站运行需求时，可以利用备用水源，减少非计划停机时间。
第五，在2#的沉砂池进水口主管路上，安装自流式排污过滤装置，避免泥沙对设备性能和影响，提高机组运行的稳定性和经济性。 3.4发电引水系统过流能力优化途径
第一，在水電站大坝取水口上修建长15m、高3m、厚度为1m在的弧形挡砂坝，通过这样的方式，不但可有效增加库区的沉沙量，而且把水中的泥沙引向排沙闸【4】。
第二，改善大坝冲砂闸的操作方式，把传统丝杆操作改造了手动葫芦提闸门，自重落闸门，可有效提升操作效率。
第三，缩短引水系统中排沙管的长度，降低管中淤沙造成的阻力，通过自流排沙法，就可以大幅度提升系统排沙的效率。
3.5水轮机组运行效率优化途径
复测水轮机转轮曲线和模型曲线，及时找打发生问题的根源，并通过一系列方法，提升曲线的一致性。同时为提升水电站机组运行的高效性、稳定性、经济性，还要进一步提升水轮机转轮水斗、喷针设备的硬度，减少泥沙磨损和腐蚀造成的变形量。通过此种方法进行优化，水轮机组效率可到85.64%以上，1#机组和2#机组同时运行时，最大出力可达5000kW·h，具体情况如图2和图3所示：
3.6优化研究效果分析
在案例水电站高效稳定经济性优化中，通过上述方式，有效提升了机组自控水平，降低了发电机组非计划停运实践，同时也进一步优化了机组运行方式，很大程度上提升该水电站运行的经济性，具体运行成果为：优化前年非计划停运的时间为65.45小时作用，而优化后年非计划停运下降为0；在优化前开停机时间为40min～50min，优化后开停机时间下降为8min；在优化前机组综合效率为65.46%，而优化后综合效率提高到85.64%以上；自从水电站高效稳定经济运行优化完成以后6个月时间，增加效益56.48万元【5】。
4、结束语
综上所述，本文结合实际案例，深入分析了水电站高效稳定经济运行优化途径，分析结果表明，目前水电站在运行还存在一系列问题亟待接。在具体优化过程中，需要根据实际问题，选择有针对性的方法和途径，才能提高系统运行的经济性。
参考文献：
[1]杨军， 卿彪. 基于CFD的映秀湾电站水轮机转轮优化分析[J]. 中国农村水利水电， 2017（6）：192-196.
[2]陶湘明， 陈森林， 董建凡. 水电站日典型负荷过程研究[J]. 中国农村水利水电， 2017（6）：184-186.
[3]王军. 浅谈万安水电厂厂内经济运行[J]. 水电与新能源， 2017（10）：42-47.
[4]文强. 梯级水电站实时优化调度与经济运行分析探讨[J]. 科技创新导报， 2017（22）：164-164.
[5]刘李. 水电厂水位测量装置改造与优化[J]. 自动化应用， 2017（2）：87-89.
（作者单位：四川华能东西关水电股份有限公司）
关键词：水电站；高效稳定；经营运行；优化途径
水电站能否高效稳定经济的运行，直接决定了企业的经营成本和经营效益，在新时期背景下，各大领域之间的竞争愈发激烈，就水电站企业而言，具有规模大、运营成本高的特性，各项机电设备高效、稳定、经济性运行，对电力企业持续稳定的发展有重要意义。但我国对此方面的研究还不够深入，因此，本文基于实际案例，对水电站高效稳定经济运行优化做了如下分析。
1、案例分析
某水电站属于径流引水式水电站，由两个机组共同组成，1#机组为2.0MW，2#机组为1.6MW，设计水头为390m，引用流量为1.2m3/s，设定的额定转速为400转/m，发电引水系统由溢流坝、无压隧道、压力前池、排沙系统等共同组成。
2、目前水电站运行中面临的问题
2.1自动化控制明显不足
就按了水电站而言，整套发电系统中，无论是综合自动化系统还是机组自动化等都才存在严重缺陷，和美国、德国等发达国家的水电站自动化控制系统相比，还要很大的提升空间。系统在启动运行时，仅仅手动开停机这一项是就需要40min～50min，成功率不足60%，美国水电站的开停机只需要5min～8min，但成功率却在90%以上，从这两组对比数据中可以看出，我国自动化控制功能还需要进一步深入研究。
2.2机械利用率比较低
该水电站在运行中，水轮机真机叶和曲线模型存在不一致的现象，严重了水利机械设备运行的效率。比如：1#机组在进行满负荷运行时，其综合效率只有65.46%；2#机组在满负荷运行时，综合效率不足58.42%，该水电站最大出力仅为3060kW·h。在相同机组和相同条件下，美国水电站的组大出力得到2.46万kW·h，不足美国的八分之一，需要进一步提高【1】。
2.3泥沙影响问题
泥沙影响问题是每个水电站都会或多或少存在的问题之一，在水电站运行过程中，隧洞内泥沙如果淤积过大，就会降低过流的能力，如果采用河道自然取水的方法进行发电，则势必会造成技术供水中断的问题。就案例而言，平均没年非计划停运时间超过60小时，严重影响了水电站运行的经济性。
3、水电站高效稳定经济运行优化途径
3.1明确经济优化的目的
一个明确的目标，是各项工作得以高效看着的前提和动力，为充分调动相关的积极性，就必须先明确水电站高效稳定经济运行优化的目的。
第一，该水电规模比较小，单位kW利润率比较低，如果上述问题，得不到有效解决，在势必会水电站经济效益造成更大的影响，甚至会导致水电站缺乏必要的运维资金，难以持续稳定的运行。因此，需要通过一系列高精尖的技术和设备来提高水电站系统运行的稳定性和经济性，才能推进水电站企业持续稳定的发展。
第二，相关技术论证表明，通过研究优化机组运行方式、技术供水系统稳定性、水轮机效率等，是提高水电站高效稳定性经济性运行的主要途径，对提高发电效益也有重要意义。两台机组的流量特性曲线如图1所示：
根据等微增率的原则，在一定负荷下，对于两台机组水电站工作流量最小的条件是两台机组的流量微增率值相等，即，就有dQ=dQ1+dQ2，对于n台机组的水电站，具有n台机组的流量微增率值均相等。
所以，在具体优化过程中，要以降低非计划停运时间，提高水轮机运行效率为主要指导思路。达到开停机之间在10min之内，月非计划停运次数不能超1次，年非计划停电时间不能超过10小时，最大处理在5000kW·h，机组运行效率在80%以上的目的，才能满足实际需求【2】。
3.2机组经济运行方式优化途径
水电站机组经济运行方式优化的途径，可以从以下两个方面进行入手：
第一，提高机组自动化控制水平。根据目前水电站运行实际情况，积极理顺自动化系统和机组自动化系统中存在的缺陷，并进行消缺处理，缩短远方、就地自动化开停机，将开停机的时间控制在10min之内，并提高操作的成功率。水电协调优化调度的目的是在“以水定电”和“以电定水”两种调度模式之间寻求一个理想的平衡，其调度目标为完成发电任务后水库尽可能的多蓄水，也就是水库的出库的发电流量和弃水流量尽可能的小，因此，水电站水库的水电协调调度数学模型为：F=min
Qd（t）+Qd（t）此公式中，Qd（t）为第t时段水电站的发电流量；Qd（t）为第，时段水电站的弃水流量；N（t） 为水电协调模式下时段t水电站出力。
第二，严格遵循经济运行综合曲线，按照该地区雨季和旱季降雨量的综合特点，确定机组运行的方式方法，和停机的规律。绘制出雨季、旱季、1#机组、2#机组经济运行综合曲线并严格落实到实际工作中【3】。就案例水电站而言，经济运行曲线表如表1所示：
3.3技术供水系统稳定性优化途径
第一，在该水电站河道取水口中设置沉砂池， 并在沉沙池中增设冲砂闸，并定期进行排沙处理，确保水电站各项系统运行供水的充足性。
第二，把原来硬质塑料取用水管道，更换为个热镀锌钢管，避免泥沙在管道中发生淤积。
第三，在2#机组沉砂池中安装上低于标准水位的语音报警装置，到泥沙淤积量超过规定值时，提箱维护人员技术清理泥沙。
第四，在生活水池中增设一路备用水源，以备不时之需，在旱季河道水量比较小，难以满足水电站运行需求时，可以利用备用水源，减少非计划停机时间。
第五，在2#的沉砂池进水口主管路上，安装自流式排污过滤装置，避免泥沙对设备性能和影响，提高机组运行的稳定性和经济性。 3.4发电引水系统过流能力优化途径
第一，在水電站大坝取水口上修建长15m、高3m、厚度为1m在的弧形挡砂坝，通过这样的方式，不但可有效增加库区的沉沙量，而且把水中的泥沙引向排沙闸【4】。
第二，改善大坝冲砂闸的操作方式，把传统丝杆操作改造了手动葫芦提闸门，自重落闸门，可有效提升操作效率。
第三，缩短引水系统中排沙管的长度，降低管中淤沙造成的阻力，通过自流排沙法，就可以大幅度提升系统排沙的效率。
3.5水轮机组运行效率优化途径
复测水轮机转轮曲线和模型曲线，及时找打发生问题的根源，并通过一系列方法，提升曲线的一致性。同时为提升水电站机组运行的高效性、稳定性、经济性，还要进一步提升水轮机转轮水斗、喷针设备的硬度，减少泥沙磨损和腐蚀造成的变形量。通过此种方法进行优化，水轮机组效率可到85.64%以上，1#机组和2#机组同时运行时，最大出力可达5000kW·h，具体情况如图2和图3所示：
3.6优化研究效果分析
在案例水电站高效稳定经济性优化中，通过上述方式，有效提升了机组自控水平，降低了发电机组非计划停运实践，同时也进一步优化了机组运行方式，很大程度上提升该水电站运行的经济性，具体运行成果为：优化前年非计划停运的时间为65.45小时作用，而优化后年非计划停运下降为0；在优化前开停机时间为40min～50min，优化后开停机时间下降为8min；在优化前机组综合效率为65.46%，而优化后综合效率提高到85.64%以上；自从水电站高效稳定经济运行优化完成以后6个月时间，增加效益56.48万元【5】。
4、结束语
综上所述，本文结合实际案例，深入分析了水电站高效稳定经济运行优化途径，分析结果表明，目前水电站在运行还存在一系列问题亟待接。在具体优化过程中，需要根据实际问题，选择有针对性的方法和途径，才能提高系统运行的经济性。
参考文献：
[1]杨军， 卿彪. 基于CFD的映秀湾电站水轮机转轮优化分析[J]. 中国农村水利水电， 2017（6）：192-196.
[2]陶湘明， 陈森林， 董建凡. 水电站日典型负荷过程研究[J]. 中国农村水利水电， 2017（6）：184-186.
[3]王军. 浅谈万安水电厂厂内经济运行[J]. 水电与新能源， 2017（10）：42-47.
[4]文强. 梯级水电站实时优化调度与经济运行分析探讨[J]. 科技创新导报， 2017（22）：164-164.
[5]刘李. 水电厂水位测量装置改造与优化[J]. 自动化应用， 2017（2）：87-89.
（作者单位：四川华能东西关水电股份有限公司）