径流式水电站经济运行系统研究

径流式水电站经济运行系统研究

黄文成  袁中祥胡鹏黄强

湖南发展株洲航电分公司   湖南 株洲     412000

摘要：在清洁能源重要性日益凸显的今天，水力发电是一种可再生的清洁能源，越来越引起人们的重视。径流式水电站是一种新型的水力发电方式，以其运行稳定、高效、环保等优势而受到广泛关注。但是，由于流域内的各种因素影响，导致径流式水电站运行系统功能效益降低，需要综合分析影响因素，对其进行深入研究，并提出相应的解决方案。对此，本文对径流式水电站经济运行系统研究作出详细分析。

关键词：径流式水电站；经济；运行系统；措施研究

当前社会经济发展以及水资源短缺之间的矛盾，导致径流式水电站运行受到一定影响。因此，在保证发电效率的前提下，改善径流式水电站的运行效率，降低运行成本，已是社会各界普遍关心的问题。为此，对径流式水电站的经济运行系统问题进行进一步的研究，并探讨如何有效改善其经济效益与可持续发展。本文以空洲水电站工程项目为例作出研究。空洲水电站总装机容量150MW，5台单机容量30MW的灯泡贯流式水轮发电机组，多年平均发电量6.64亿kWh，为尽可能提高机组发电效率，电站发电部对发电运行进行了细致精细化改革，明确细化了水库日常调度、合理机组优化调度、精确腾库、提前拦尾、合理清污、提高库水位、合理检修等办法，为电站经济运行研究提供了重要的参考依据。

一、径流式水电站的定义和特点

径流式水电站是一种将水流动能转化为电能的工程。其特点是在水流动能辅助作用下，带动涡轮发电机转动，以此来产生电能，这类电站一般都是建立在河道中下游，地势平坦地带，依靠拦河建坝利用水流下降的高度差和水流速度来获得充足的动力。径流式水电站具有投资大，占地大，运行稳定可靠等优点[1]。在工程实践中，由于采用径流式水电站，往往会对区域内的生态环境造成不同程度的改变，会形成优美的水域景观。在对河道进行截流的同时，还会阻断水流，从而影响鱼群迁移。工程人员通过修建过鱼设施，引导鱼类迁移，定期开展水质监控，以减轻对生态环境的冲击。另外，在对径流式水电站进行径流调节时，还要对蓄水、放水进行调节，以确保径流式水电站安全、高效运行。

二、径流式水电站经济运行影响因素

（一）水资源供给情况

降雨强度会对库区储水量、河道水量产生重要影响，进而影响电站发电能力。在雨量充沛时，水电站能得到的水源比较多，发电量也比较高。但是，当降雨稀少时，水电站将会出现用水短缺问题，从而降低发电能力，对当地的经济发展产生不利的影响[2]。另外，河道水量的大小对电站的发电能力及发电效益有很大影响。在保证水量足够的情况下，电站才能保证发电与经济的平稳运行。但是，当河道内的水量发生剧烈变化或者人为扰动时，则会对电站的经济运行产生不利影响。

（二）环境保护政策影响

环保政策对水电站的开发建设提出了更高的要求，要保护好当地的植被、水资源和土地等自然资源，最大限度地降低对当地的生态环境造成的损害。水电站在规划、施工过程中应遵循有关的环境法律规定，并对其进行合理的生态防护，以最大限度地降低其对区域的生态破坏程度。国家的环保方针又对水电站的生产管理提出了更高的要求。水电站要严格执行排污规范，减轻对周边环境的影响。在此基础上，还要进一步完善环境质量监控与治理，保证流域内的水环境质量达到标准，维护流域内的生态环境。

（三）改善局部气候

水利发电工程中建造的水库一般均能形成人工湿地，其具有改善当地环境的局部气候的作用。据报道，水面上空的空气透明度比成片的房屋群高10％左右，相对湿度更是提高了15％左右，与此同时，水面上的气温在夏天同比下降5℃左右。

（四）对水生生物产生的影响

目前，有一种负面的观点认为，建水坝会阻碍鱼类等水生生物的活动，并淹没陆生植物，但是事实证明并没有发生一些人所担心的问题。以径流式水电站为例，拦河建坝，太高水位有限，且一般配套建设有鱼道，因此对珍稀动植物的影响不大。另一方面，由于水库的深度和面积较之以前大大增加，因而水库内的底栖动物和浮游生物将有所增加，其种类也会逐步变化，逐步形成新的生态系统。虽然水电工程对其存在影响较小，但是还是深刻影响着水生生物的活动。同时水库蓄水可能导致沿岸地带水文地质条件发生实质性的改变从而诱发库岸滑坡、地震等地质灾害；

三、径流式水电站经济运行系统建设与优化

（一）经济运行数据监测与分析系统的建立

在构建径流式水电站经济运行数据监测与分析系统时，应从其基础功能、信息获取模式等方面进行探讨。在实践中，通过采用现代化的传感器和智能监测装置，可以对电站的流量、水位、发电量等关键参数进行实时监测。采集到的数据会传送至中心控制室，由专门的数据分析软体进行整理与分析。在设立监控系统时，也必须要注意视觉显示和报表结果，通过创建可视化的数字图形及报表格式，操作人员可以对电厂的工作状况及经济效益有一个直观的认识[3]。在此基础上，提出一种新型的数据异常检测功能，使其具有良好的工作性能和较高的工作效率。另外，在对经济运行状况进行监控与分析时，也要注意历史数据的动态变化和趋势分析，通过对历史数据进行深度剖析，找出存在的问题及改善的余地，从而使电厂更好地发挥效益。这就要求该软件具有较强的数据储存与处理能力，为长时期的数据收集与处理提供支撑。

（二）运行成本控制与效益提升的技术手段

从运行成本的管理和收益的提高来看，科技的运用是非常重要的。首先，利用现代化的监测与智能装置，对电站的工作状况进行实时的监测与分析，使之能够在短时间内找到问题，并做出相应的修正。在此基础上，借助大数据与人工智能等方法，实现对电站机组功率及机组工作状态的预报与优化，减少检修费用，提升机组效益。对电站进行最优调度，对流量进行合理调配，从而达到最大效益，通过建模与模拟计算，得出最优的供水方式，以减少能源的浪费与损失，达到能源的最大使用。另外，在水电站中应用高效、绿色的设备与工艺，能够有效地降低能耗与对环境的影响，在提高环保效率的基础上，进一步降低运行成本。最终，通过与地方政府及企业的协作，达到资源的整合、互补，减少运行风险，增加效益。在此过程中，还应加大对水电站人员的培训与职业教育，提高职工的专业素质与管理水平，为实现水电站的长远、平稳发展奠定良好的基础。

（三）经济运行模型的建立与优化

首先要从水电设备购置、安装、保养以及运行维护等方面进行分析。在此基础上，对水电站的发电收益进行分析。通过对电力系统进行建模，对电力系统的出力与收入进行预测，结合水电站的装机容量、水流量、发电效率以及电力市场的价格等因素，构建发电负荷预报模型，并对水电站的发电效益进行预报。在此基础上，还应该尽可能减少有效弃水，提高发电机组运行效率；加强设备维护保养，减少跑、冒、滴、漏；针对长期高耗能设备，积极进行技术改造，提高设备运行效率； 按照每年季节的不同时间，调整大坝桥、进厂公路以及营地等地方的路灯点亮和关闭的时间，有效节约厂用电[4]。采用以可持续发展为目标的经济调度模式，通过对水电站的调度决策进行优选，使水电站在充分发挥其用水效率的前提下，使其获得最大效益。比如，在用电峰值期间，通过对电厂的发电效率进行调节，可以获得较高的效益。

（四）变动电价应对策略

通过与电力市场的紧密合作，使电厂能够实时掌握电价变化，从而对发电方案进行合理的调节。比如，当电力价格高时，为了获得更多的收益，就会多发一些电力；相反，为了防止损失，可以降低发电量，该方法能够获得较大的经济效益。也可以通过与其它发电设施的联合，构建柔性的能源调配体系。比如，为了降低费用，可以与风电场或者光伏发电厂合作，当风能或者太阳能源充足的时候降低水力发电的产量。在此基础上，提出一种基于分布式电源的发电系统，该系统能够实现电力系统的供电和需求均衡，减少变动电价对发电系统的影响。另外，在水电站中也应引入先进的智能电网，以便精确地预报和调节用电负荷，结合大数据与人工智能等技术，使水电站能够对今后的用电形势进行更为精确的预估，并根据实际需要对发电方案进行弹性的调节，从而最大化的利用高电价期，提高经济效益。

结束语

综上所述，径流式水电站经济运行系统的优化与完善，可以有效地减少厂用电的消耗，降低厂用电率，通过各种方法降低辅助服务市场分摊费用，有效地提高水能利用率，提高发电量。促使发电厂经济性与保障电厂安全稳定运行更加紧密联系、相辅相成；积极有效地进行污渣清理清运，充分保证本区域内河道环保整洁，具有一定的社会效益和环保效益。为电厂今后的发展处理提供思路，也能为其他电厂的发展壮大提供技术参考。

参考文献

[1]张应超,周伟鹏.高泥沙河流径流式水电站汛期避沙运行技术及措施[J].水电站机电技术,2023,46(08):109-112+139.

[2]刘勇,谢灵运,周勤,等.汛期调度运行方式对径流式水电站防沙排沙条件的影响——以桐子林水电站为例[J].科学技术与工程,2023,23(10):4348-4356.

[3]汪文元,王孝群,张佳杰,等.沙坪二级水电站闸门动作频繁原因分析[J].海河水利,2021,(03):101-104+124.

[4]杨阳,王孝群,练冲,等.径流式水电站弃能利用的制氢系统优化研究[J].水力发电学报,2021,40(06):21-30.