CN117759472A - 一种径流式水电站运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种径流式水电站运行方法，所述径流式水电站装机台数为两台，所述径流式水电站包括前池，其中第一机组的额定出力小于第二机组额定出力的四分之一，第一机组的额定流量小于第二机组额定流量的四分之一，通过对不同来流量进行开机方案的确定和调整，实现径流式水电站与来流量的最优匹配，提高径流式水电站的整体运行效率。
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运行方法。
背景技术
径流式水电站是最为常见的水电站布置形式，这种水电站不具备对径流的调节能力，处于来流与发电匹配的运行模式，常见的径流式水电站修建有压力前池，一旦来流与机组的发电流量不匹配时，压力前池水位会发生明显变化，如果压力前池水位过低，会造成水电站水位降低，影响发电水头，而压力前池水位过高，则会造成压力前池溢流，影响发电水量。
对于径流式水电站而言，其装机台数往往大于1台，由于多台机组装机容量可能不匹配，导致其在运行过程中无法合理确定开机顺序和开机负荷分配，使得水电站在较长时间内，存在低效运行状态，造成水能资源浪费和水电站的效益损失，对于机组装机不匹配的径流式水电站，尤其需要研究其机组运行规律，提出合理高效的运行方法。
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运行方法，实现机组不匹配的径流式水电站的合理高效运行。
本发明提供一种径流式水电站运行方法，所述径流式水电站装机台数为两台，所述径流式水电站包括前池，其中第一机组的额定出力小于第二机组额定出力的四分之一，第一机组的额定流量小于第二机组额定流量的四分之一，其特征在于：所述第一机组的额定流量为Q1，第二机组的额定流量为Q2，第二机组的高效流量为Q3，所述第二机组的高效流量Q3为所述第二机组额定流量Q2乘以设定系数，所述设定系数小于1，监测所述径流水电站的上游来流量Q，并执行如下运行方法：
S1：当来流量Q小于等于Q1，且大于第一机组的最小开机流量时，关闭第二机组，开启第一机组运行，所述第一机组的开机出力与所述来流量Q匹配；
S2：当来流量Q大于Q1且小于Q3时，执行如下运行方式：
S21：在前池上设置水位测量装置，并实时监测前池水位，当水位达到第一水位H1时，开启第二机组，并使第二机组的出力达到额定出力，此时前池水位下降；
S22：在前池水位下降时，设定若干前池水位节点Hi，并在前池水位达到Hi时，调整第二机组的出力值，所述第二机组的出力调整后的出力值为：Ni=N1+（N2-N1）×（H1-Hi）/（H1-H2）；式中，N1为第二机组的额定出力值，N2为高效流量Q3在额定水头下对应的第二机组的出力值， H1为第一水位，H2为第二水位，所述第二水位为前池允许降低的最低水位，Hi为在第一水位H1和第二水位H2之间的水位节点；
S23：当水位达到第二水位H2时，关闭第二机组，开启第一机组，并使第一机组的开机出力为额定出力，此时前池水位上升；
S24：当前池水位上升至第一水位H1时，关闭第一机组，开启第二机组，并使第二机组的出力达到额定出力，此时前池水位下降；之后继续执行S22-S23；
S3：当来流量Q大于Q3小于Q2时，关闭第一机组，开启第二机组运行，所述第二机组的开机出力与所述来流量Q匹配；
S4：当来流量Q大于Q2且小于Q1+Q2时，第一机组和第二机组同时投入运行，其中第一机组出力与Q11匹配，第二机组的出力与Q22匹配，其中Q11的计算方法为Q×Q1/（Q1+Q2）；Q22的计算方法为Q×Q2/（Q1+Q2）；
S5：当来流量Q大于Q1+Q2时，第一机组和第二机组同时投入运行，第一机组和第二机组的出力分别为额定出力。
作为优选，所述设定系数的计算方法为：根据第二机组的水轮机运行特性曲线，在第二机组的额定水头工况下，找出使第二机组的水轮机的运行效率达到额定效率80%的流量值，采用该流量值除以第二机组的额定流量即得到设定系数。
作为优选，在没有第二机组的水轮机运行特性曲线时，取设定系数为0.7。
作为优选，所述来流量Q通过在上游来流系统中装设流量测量装置获取。
作为优选，所述若干前池水位节点Hi设置个数为大于等于1的正整数，所述设置个数不大于5，其等间距设置在第一水位H1和第二水位H2之间。
作为优选，所述第一机组、第二机组的关闭和开机均通过自动控制系统，所述自动控制系统与所述上游来流系统中装设的流量测量装置以及前池上的水位测量装置连接。
本发明的工作原理如下：
对于径流式水电站，其没有调节能力，水电站发电引用流量必须与来流处于相互匹配的状态，一旦不匹配，会造成压力前池水位上涨或下降，上涨时，容易造成溢流，下降时，会造成发电水头的损失。
本发明提供的运行方法适用于机组不匹配的情况，当来流量大于小机组的最大流量，但不能保证大机组进入高效运行区间时，采用调整压力前池水位的方法进行开机，当水位达到高水位时，开启大机组至额定出力，此时前池水位下降，在下降过程中，设置若干水位节点，进行逐步减少大机组出力的方法，防止前池水位下降过快，同时保证大机组处于较高运行效率，直至前池水位下降至最低运行水位，此时大机组出力降至设定的高效流量对应的出力值，仍能保证高效出力。之后关闭大机组，开启小机组至额定出力，让前池水位上涨，直至上涨到高水位，关闭小机组，开启大机组，进行重复调度。
这种运行方法可以保证在前池水位调整过程中，始终保证开机机组处于高效运行区间，避免低效运行工况的发生，提高机组整体效率，在大流量时，保证两机组的发电流量与来流量匹配，并尽可能避免某一机组出现低效运行工况，以此提高水电站的运行性能。
本发明的优点在于：
本发明提供一种径流式水电站运行方法，所述径流式水电站装机台数为两台，所述径流式水电站包括前池，其中第一机组的额定出力小于第二机组额定出力的四分之一，第一机组的额定流量小于第二机组额定流量的四分之一，通过对不同来流量进行开机方案的确定和调整，实现径流式水电站与来流量的最优匹配，提高径流式水电站的整体运行效率。
具体实施方式
以下对本发明限定的内容，进行具体的解释说明。
本发明提供一种径流式水电站运行方法，所述径流式水电站装机台数为两台，所述径流式水电站包括前池，其中第一机组的额定出力小于第二机组额定出力的四分之一，第一机组的额定流量小于第二机组额定流量的四分之一，其特征在于：所述第一机组的额定流量为Q1，第二机组的额定流量为Q2，第二机组的高效流量为Q3，所述第二机组的高效流量Q3为所述第二机组额定流量Q2乘以设定系数，所述设定系数小于1，监测所述径流水电站的上游来流量Q，并执行如下运行方法：
S1：当来流量Q小于等于Q1，且大于第一机组的最小开机流量时，关闭第二机组，开启第一机组运行，所述第一机组的开机出力与所述来流量Q匹配；
S2：当来流量Q大于Q1且小于Q3时，执行如下运行方式：
S21：在前池上设置水位测量装置，并实时监测前池水位，当水位达到第一水位H1时，开启第二机组，并使第二机组的出力达到额定出力，此时前池水位下降；
S22：在前池水位下降时，设定若干前池水位节点Hi，并在前池水位达到Hi时，调整第二机组的出力值，所述第二机组的出力调整后的出力值为：Ni=N1+（N2-N1）×（H1-Hi）/（H1-H2）；式中，N1为第二机组的额定出力值，N2为高效流量Q3在额定水头下对应的第二机组的出力值， H1为第一水位，H2为第二水位，所述第二水位为前池允许降低的最低水位，Hi为在第一水位H1和第二水位H2之间的水位节点；
S23：当水位达到第二水位H2时，关闭第二机组，开启第一机组，并使第一机组的开机出力为额定出力，此时前池水位上升；
S24：当前池水位上升至第一水位H1时，关闭第一机组，开启第二机组，并使第二机组的出力达到额定出力，此时前池水位下降；之后继续执行S22-S23；
S3：当来流量Q大于Q3小于Q2时，关闭第一机组，开启第二机组运行，所述第二机组的开机出力与所述来流量Q匹配；
S4：当来流量Q大于Q2且小于Q1+Q2时，第一机组和第二机组同时投入运行，其中第一机组出力与Q11匹配，第二机组的出力与Q22匹配，其中Q11的计算方法为Q×Q1/（Q1+Q2）；Q22的计算方法为Q×Q2/（Q1+Q2）；
S5：当来流量Q大于Q1+Q2时，第一机组和第二机组同时投入运行，第一机组和第二机组的出力分别为额定出力。
作为优选，水电站机组的开机出力与所述来流量Q匹配的运行方法为：设定前池水位为某一高水位，结合机组发电引用流量，计算尾水位和水头损失，得到机组的发电净水头，根据发电流量、发电净水头，根据机组的运行特性曲线，找出其运行效率，根据运行效率、发电净水头和发电流量，计算得到其匹配的出力值即可。无条件时，也可以根据经验开机，当前池水位上涨，增加机组出力，当前池水位下降，减少机组出力，直至前池水位稳定在开机高水位，此时的出力即为与来流量匹配的出力值。
对于有条件的电站，可以进行来流量与开机匹配出力的试验，得到来流量与开机匹配出力的关系曲线，作为开机依据。
作为优选，所述设定系数的计算方法为：根据第二机组的水轮机运行特性曲线，在第二机组的额定水头工况下，找出使第二机组的水轮机的运行效率达到额定效率80%的流量值，采用该流量值除以第二机组的额定流量即得到设定系数。
作为优选，在没有第二机组的水轮机运行特性曲线时，取设定系数为0.7，具体也可以根据水轮机的运行特性试验获取。
作为优选，所述来流量Q通过在上游来流系统中装设流量测量装置获取，当不具备安装流量测量装置时，也可以通过取水口闸门开度、水位进行闸门过流量的计算获取；也可以通过在渠道上安装水位计，通过渠道水位结合水力学公式进行计算得到。来流量Q应当满足水电站运行开机，如果小于小机组的最小开机流量，则不引用流量，以免产生流量浪费。
作为优选，所述若干前池水位节点Hi设置个数为大于等于1的正整数，所述设置个数不大于5，其等间距设置在第一水位H1和第二水位H2之间。个数设置越多，调整越精确，越能提高水电站的运行效率，但会增加机组调整的频繁程度，具体可以根据水电站的运行需要进行合理确定。
作为优选，所述第一机组、第二机组的关闭和开机均通过自动控制系统，所述自动控制系统与所述上游来流系统中装设的流量测量装置以及前池上的水位测量装置连接。
本发明提供的方法支持计算机编程实现，通过计算机编程实现上述逻辑，并与水电站自动控制系统连接，实现上述逻辑的计算机控制，提高水电站运行的整体自动化水平。
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 (6)
1.一种径流式水电站运行方法，所述径流式水电站装机台数为两台，所述径流式水电站包括前池，其中第一机组的额定出力小于第二机组额定出力的四分之一，第一机组的额定流量小于第二机组额定流量的四分之一，其特征在于：所述第一机组的额定流量为Q1，第二机组的额定流量为Q2，第二机组的高效流量为Q3，所述第二机组的高效流量Q3为所述第二机组额定流量Q2乘以设定系数，所述设定系数小于1，监测所述径流水电站的上游来流量Q，并执行如下运行方法：
S1：当来流量Q小于等于Q1，且大于第一机组的最小开机流量时，关闭第二机组，开启第一机组运行，所述第一机组的开机出力与所述来流量Q匹配；
S2：当来流量Q大于Q1且小于Q3时，执行如下运行方式：
S21：在前池上设置水位测量装置，并实时监测前池水位，当水位达到第一水位H1时，开启第二机组，并使第二机组的出力达到额定出力，此时前池水位下降；
S22：在前池水位下降时，设定若干前池水位节点Hi，并在前池水位达到Hi时，调整第二机组的出力值，所述第二机组的出力调整后的出力值为：Ni=N1+（N2-N1）×（H1-Hi）/（H1-H2）；式中，N1为第二机组的额定出力值，N2为高效流量Q3在额定水头下对应的第二机组的出力值，H1为第一水位，H2为第二水位，所述第二水位为前池允许降低的最低水位，Hi为在第一水位H1和第二水位H2之间的水位节点；
S23：当水位达到第二水位H2时，关闭第二机组，开启第一机组，并使第一机组的开机出力为额定出力，此时前池水位上升；
S24：当前池水位上升至第一水位H1时，关闭第一机组，开启第二机组，并使第二机组的出力达到额定出力，此时前池水位下降；之后继续执行S22-S23；
S3：当来流量Q大于Q3小于Q2时，关闭第一机组，开启第二机组运行，所述第二机组的开机出力与所述来流量Q匹配；
S4：当来流量Q大于Q2且小于Q1+Q2时，第一机组和第二机组同时投入运行，其中第一机组出力与Q11匹配，第二机组的出力与Q22匹配，其中Q11的计算方法为Q×Q1/（Q1+Q2）；Q22的计算方法为Q×Q2/（Q1+Q2）；
S5：当来流量Q大于Q1+Q2时，第一机组和第二机组同时投入运行，第一机组和第二机组的出力分别为额定出力。
2.如权利要求1所述的径流式水电站运行方法，其特征在于：所述设定系数的计算方法为：根据第二机组的水轮机运行特性曲线，在第二机组的额定水头工况下，找出使第二机组的水轮机的运行效率达到额定效率80%的流量值，采用该流量值除以第二机组的额定流量即得到设定系数。
3.如权利要求1所述的径流式水电站运行方法，其特征在于：在没有第二机组的水轮机运行特性曲线时，取设定系数为0.7。
4.如权利要求1所述的径流式水电站运行方法，其特征在于：所述来流量Q通过在上游来流系统中装设流量测量装置获取。
5.如权利要求1所述的径流式水电站运行方法，其特征在于：所述若干前池水位节点Hi设置个数为大于等于1的正整数，所述设置个数不大于5，其等间距设置在第一水位H1和第二水位H2之间。
6.如权利要求1所述的径流式水电站运行方法，其特征在于：所述第一机组、第二机组的关闭和开机均通过自动控制系统，所述自动控制系统与所述上游来流系统中装设的流量测量装置以及前池上的水位测量装置连接。
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