CN113006013A - 一种径流式水电站提高水能利用效率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种径流式水电站提高水能利用效率的方法，通过在压力前池附近修建储水池，实现对发电弃水的临时储存，设置控制装置，该控制装置可以根据储水池水位、压力前池水位，进行判断并控制水轮发电机组及抽水装置的启停，从而可以避免弃水的能量损耗，提高径流式水电站的水能利用效果。
Description
技术领域：本发明涉及水利工程领域，具体涉及一种径流式水电站提高水能利用效率的方法。
背景技术：径流式水电站是一种常见的水电站结构形式，其在我国水电站中占据大多数，由于其无法对来流进行有效调节，因此，一旦来流大于机组的引用流量，就会产生一定的弃水。径流式水电站的来流多直接引用河流来水、上级电站发电用水、结合灌溉用水等等。
对于装设两台机组大小相同的水电站而言，一旦来流出现一台机组满发稍有弃水时，其往往不能够开2台机组发电，这是由于：水轮发电机组效率在额定流量时效率一般最高或处于较高区域，而流量越小，其机组效率越低，在50％额定流量时，其机组效率可能会远低于50％，因此，一台机组满发时，稍有弃水，其来流可能稍大于额定流量，此时如果开2台机组，其引用流量均在50％额定流量附近，会导致机组出力打不到满发出力的50％，此时，虽然开2台机组不产生弃水，可以完全利用来水，但是会导致机组整体出力小于1台机组满发。这种现象对于2台机组的电站而言，一旦出现该种情况，就会导致一直弃水的产生，损耗了水能资源。
发明内容：本发明针对现有技术的问题，提供一种径流式水电站提高水能利用效率的方法，其解决径流式水电站两台机组装机相同，一台机组满发稍有弃水的工况。
本发明提供一种径流式水电站提高水能利用效率的方法，所述径流式水电站包括引水渠道、压力前池，所述引水渠道的末端连接压力前池，压力前池上设置有溢流堰，所述压力前池上设置有第一水位计，用于显示压力前池水位，所述溢流堰下方修建有储水池，所述储水池内设置有抽水装置，所述储水池内设置有第二水位计，用于显示储水池水位，所述压力前池连接压力管道，压力管道连接水轮发电机组的水轮机，水轮机连接调速器，调速器用于控制水轮机导叶开度从而控制水轮机的进水量，所述水轮发电机组为2台，且装机大小相同，设置控制装置，所述控制装置分别连接第一水位计、第二水位计、抽水装置、水轮发电机组和调速器，可以控制抽水装置和水轮发电机组的启闭，并可以通过控制调速器控制水轮机导叶开度；
所述方法用于电站来流稳定，开1台机组满发产生少量弃水，但开2台机组时，机组总出力小于单台机组满发出力的情况，所述方法包括如下步骤：
S1：开1台机组满发，溢流堰产生弃水，储水池水位上涨；
S2：控制装置通过第二水位计监测储水池水位，当储水池水位上涨值第一设定值时，控制装置动作，开启另一台水轮发电机工作，并通过调速器将其出力调整至设定出力；
S3：控制装置通过第一水位计监测压力前池水位，如果压力前池水位不变或上升，则通过增加新开机机组的开度，直至压力前池水位下降；如果压力前池水位下降，则不动作；
S4：控制装置通过第一水位计监测压力前池水位，直至前池水位下降至第二设定值，控制装置动作，启动抽水装置，向压力前池补水；
S5：控制装置通过第一水位计监测压力前池水位，直至前池水位下降至最低值，控制装置动作，关闭新开机的机组，保证原满发机组满发；
S6：步骤S5之后前池水位上涨，直至溢流后，控制装置监测储水池水位，重复步骤S2-S5。
作为优选，所述第一设定值为距离储水池顶0.5-1m。
作为优选，所述第二设定值为低于溢流堰0.5-0.8m。
作为优选，所述最低值为低于溢流堰1-1.2m。
作为优选，所述设定出力为机组满发出力的70％。
本发明的工作原理如下：
在压力前池下方修建储水池，所述储水池主要用于储存压力前池溢流堰产生的弃水，如果径流式水电站设计不合理，经常出现流量不匹配，可以修建永久储水池；如果流量不匹配工况较少，也可以采用临时储水池，其应满足可以储存一定量的水体，并可以通过抽水装置向压力前池补水。
开1台机组满发时，溢流堰产生弃水，此时弃水储存在储水池中；储水池水位持续上涨至设定值时，此时控制装置动作，再开一台机组，从而避免储水池水位溢流浪费；
由于新开1台机组，为了避免出现低效运行区，设置其开机后的设定出力为满发出力的70％，此时由于新开机组，电站引用流量增加，压力前池水位会出现下降，如果由于突然来水等因素导致未下降时，可以增加新开机组的出力，直至压力前池水位下降；
当压力前池水位下降至设定值时，此时压力前池已经空出来一定容积，控制装置动作，启动抽水装置向压力前池补水，此时补水流量应等于新开机组的引用流量，可以根据机组的出力-开度-流量曲线进行计算，如果补水流量等于新开机组的引用流量，则此时压力前池水位会出现小幅上涨，而等补水结束后，由于机组引用流量大于实际来流，则会导致压力前池水位继续下降，当下降至最低值时，关停新开的机组，维持1台机组满发运行，此时压力前池水位会持续上涨，直至溢流，则重复上述过程即可。
如果补水流量不宜过小或过大，一旦过小，会导致压力前池水位继续降低，一旦过大，会导致压力前池水位快速上涨，一般可以选择为新开机组引用流量的60％-130％左右。
由于储水池距离溢流堰落差较小，其抽水耗费的电能远小于该部分水量利用水轮发电机组发出的电能，因此，可以充分利用该方法提高径流水电站的水能利用效率。
本发明的优点在于：
本发明提供一种径流式水电站提高水能利用效率的方法，通过在压力前池附近修建储水池，实现对发电弃水的临时储存，设置控制装置，该控制装置可以根据储水池水位、压力前池水位，进行判断并控制水轮发电机组及抽水装置的启停，从而可以避免弃水的能量损耗，提高径流式水电站的水能利用效果。
附图说明：
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式：以下针对说明书附图内容，对本发明限定的结构，进行具体的解释说明。
本发明提供一种径流式水电站提高水能利用效率的方法，所述径流式水电站包括引水渠道、压力前池，所述引水渠道的末端连接压力前池，压力前池上设置有溢流堰，所述压力前池上设置有第一水位计，用于显示压力前池水位，所述溢流堰下方修建有储水池，所述储水池内设置有抽水装置，所述储水池内设置有第二水位计，用于显示储水池水位，所述压力前池连接压力管道，压力管道连接水轮发电机组的水轮机，水轮机连接调速器，调速器用于控制水轮机导叶开度从而控制水轮机的进水量，所述水轮发电机组为2台，且装机大小相同，设置控制装置，所述控制装置分别连接第一水位计、第二水位计、抽水装置、水轮发电机组和调速器，可以控制抽水装置和水轮发电机组的启闭，并可以通过控制调速器控制水轮机导叶开度；
所述方法用于电站来流稳定，开1台机组满发产生少量弃水，但开2台机组时，机组总出力小于单台机组满发出力的情况，所述方法包括如下步骤：
S1：开1台机组满发，溢流堰产生弃水，储水池水位上涨；
S2：控制装置通过第二水位计监测储水池水位，当储水池水位上涨值第一设定值时，控制装置动作，开启另一台水轮发电机工作，并通过调速器将其出力调整至设定出力；
S3：控制装置通过第一水位计监测压力前池水位，如果压力前池水位不变或上升，则通过增加新开机机组的开度，直至压力前池水位下降；如果压力前池水位下降，则不动作；
S4：控制装置通过第一水位计监测压力前池水位，直至前池水位下降至第二设定值，控制装置动作，启动抽水装置，向压力前池补水；
S5：控制装置通过第一水位计监测压力前池水位，直至前池水位下降至最低值，控制装置动作，关闭新开机的机组，保证原满发机组满发；
S6：步骤S5之后前池水位上涨，直至溢流后，控制装置监测储水池水位，重复步骤S2-S5。
作为优选，所述第一设定值为距离储水池顶0.5-1m。
作为优选，所述第二设定值为低于溢流堰0.5-0.8m。
作为优选，所述最低值为低于溢流堰1-1.2m。
作为优选，所述设定出力为机组满发出力的70％。
举例说明如下：
某水电站装机1000kW，每台机组装机均为500kW，其采用单元供水，满发出力为500kW，满发流量为10m3/s；某工况下，来流为11m3/s，此时开一台机组满发，多余来流1m3/s产生弃水，因此：如果利用11m3/s，每台机组开机利用5.5m3/s，其每台机组出力可能仅有200kW，此时虽然不产生弃水，但是会影响发电效益；
采用本发明提供的方法：
开1台机组满发，溢流的弃水存放在储水池中；当储水池中水位达到第一设定值时，开另1台机组至350kW，其也处于高效运行区间，此时假定其引用流量为7.5m3/s，则两台机组的引用总流量为17.5m3/s，大于来流11m3/s，此时压力前池水位下降，当下降至第二设定值时，抽水装置抽取储水池中的水体补水至压力前池，假定其补水流量为7.5m3/s，则此时压力前池的近似来流量为18.5m3/s，大于机组的引用流量17.5m3/s，前池水位缓慢上涨，至补水结束后，压力前池水位继续下降，至最低值时，关停新开的350kW机组，此时引用流量恢复至10m3/s，前池水位继续上涨直至溢流，则重复上述操作即可。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (4)
1.一种径流式水电站提高水能利用效率的方法，所述径流式水电站包括引水渠道、压力前池，所述引水渠道的末端连接压力前池，压力前池上设置有溢流堰，所述压力前池上设置有第一水位计，用于显示压力前池水位，所述溢流堰下方修建有储水池，所述储水池内设置有抽水装置，所述储水池内设置有第二水位计，用于显示储水池水位，所述压力前池连接压力管道，压力管道连接水轮发电机组的水轮机，水轮机连接调速器，调速器用于控制水轮机导叶开度从而控制水轮机的进水量，所述水轮发电机组为2台，且装机大小相同，设置控制装置，所述控制装置分别连接第一水位计、第二水位计、抽水装置、水轮发电机组和调速器，可以控制抽水装置和水轮发电机组的启闭，并可以通过控制调速器控制水轮机导叶开度；所述方法用于电站来流稳定，开1台机组满发产生少量弃水，但开2台机组时，机组总出力小于单台机组满发出力的情况，所述方法包括如下步骤：
S1：开1台机组满发，溢流堰产生弃水，储水池水位上涨；
S2：控制装置通过第二水位计监测储水池水位，当储水池水位上涨值第一设定值时，控制装置动作，开启另一台水轮发电机工作，并通过调速器将其出力调整至设定出力；
S3：控制装置通过第一水位计监测压力前池水位，如果压力前池水位不变或上升，则通过增加新开机机组的开度，直至压力前池水位下降；如果压力前池水位下降，则不动作；
S4：控制装置通过第一水位计监测压力前池水位，直至前池水位下降至第二设定值，控制装置动作，启动抽水装置，向压力前池补水；
S5：控制装置通过第一水位计监测压力前池水位，直至前池水位下降至最低值，控制装置动作，关闭新开机的机组，保证原满发机组满发；
S6：步骤S5之后前池水位上涨，直至溢流后，控制装置监测储水池水位，重复步骤S2-S5。
2.如权利要求1所述的径流式水电站提高水能利用效率的方法，其特征在于：所述第一设定值为距离储水池顶0.5-1m。
3.如权利要求1所述的径流式水电站提高水能利用效率的方法，其特征在于：所述第二设定值可以为低于溢流堰0.5-0.8m。
4.如权利要求1所述的径流式水电站提高水能利用效率的方法，其特征在于：所述最低值为低于溢流堰1-1.2m。
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