(中国水利水电第十工程局有限公司 检运公司 四川成都 610072)
摘要:本文结合老挝南欧江二级电站停机蓄水期间,采用230kV系统倒送电带厂用电、柴油发电机带厂用电、机组自带厂用电三种带厂用电运行方式。通过数据对比,简要分析了各种运行方式下的经济性、可靠性和对生态环境方面的影响,从而得出停机蓄水期间带厂用电运行的最优方案。
关键词:二级电站;停机蓄水;厂用电;运行方式
1电站概述
1.1 电站简介
老挝南欧江二级(Nam Ou2)水电站本工程开发任务以发电为主,水库总库容1.62亿m3,正常蓄水位325.00m,相应库容1.217亿m3,死水位323.00m,死库容0.963亿m3,调节库容0.254亿m3,具有日调节性能。电站总装机规模为120MW(3×40MW)。
2机组自带厂用电或系统倒送电运行经济可靠性分析报告背景
2.1电站主接线及厂用电情况
电站装有三台40MW的灯泡贯流式机组。厂内400V系统共有三段,分别经厂用变压器取自三台机组。其中厂内主要负荷对称分部在400V Ⅰ段和400V Ⅲ段上,400V Ⅱ段无负荷,但柴油发电机及22kV外来电在400V Ⅱ段上。二级电站营地用电由厂内营地隔离变压器2ST5提供,分别取自1号机组侧和3号机组侧。
2.2本分析报告背景
2020年老挝地区降雨量不足,大部分地区比较干旱,南欧江流域水流量也比较少,机组大部分时间处于低水位运行,电站根据电网需求及集控中心调令,进行有计划的停机蓄水。停机蓄水期间,厂用电有三种运行方式,分别为:
1.230kV系统倒送电带厂用电方式运行;2.柴油发电机带厂用电运行;3.机组自带厂用电运行。
对于以上三种运行方式,有必要进行分析讨论,选择出停机蓄水期间最经济可靠的厂用电运行方式。
为研究方便,本论文中取2019年08月份的营地及厂用电消耗的电能作为参考值。查阅二级电站2019年08月厂用电及营地变数据可得电站平均每天厂用电及营地电消耗总电能12913 kW•h。
3230kV系统倒送电带厂用电运行方式的经济性及可靠性分析
3.1 230kV系统倒送电带厂用电的经济性分析
本论文中,按上网电价0.06325美元/千瓦时计算。下网电量的价格0.0759美元/千瓦时进行计算。由230kV系统倒送电带厂用电每天产生下网电网的费用:
12913*0.0759=980.0967美元
就经济性而言,230kV系统倒送电带厂用电会产生高额的费用。
3.2 230kV系统倒送电带厂用电的可靠性分析
由于厂用电取至230kV系统,若线路发生故障跳开线路断路器,电站将瞬间失去与电网的连接,甚至有可能烧坏场内设备。
老挝电网设施落后,电网容量小,导致电网经常出现波动,2016年全年电网波动导致机组失去负荷就有11次。2017年全年电网波动导致机组失去负荷有7次。 2018年全年由于电网波动造成机组失去负荷3次,通过对比分析电网波动逐年也在改善,但是在2019年枯期出现电网波动的次数依然存在。
老挝系统电网不稳定,导致采用230kV系统倒送电带厂用电的可靠性较低。
在生态环境方面,如果机组全停方式运行下,造成河流生态水中断,无生态水放出,不利于生态循环。
4柴油发电机带厂用电运行的经济型和可靠性分析
4.1 柴油发电机带厂用电运行的经济型
厂内柴油发电机满功率为1200kW。
柴油发电机为满功率P油耗为305L/h,厂内柴油发电机的功率与油耗成正比例关系。电站平均每天消耗电能为12913 kW•h,相当于每小时消耗电能12913/24=538.04 kW。每小时消耗电能538.04 kW时,柴油发电机运行的功率为538.04/1200=44.84%。所以柴油机在44.84%功率下每小时耗油约305L/h*44.84%=136.76 L/h。柴油发电机在此功率下(44.84%)运行一天的油耗量为136.76*24=3282.24L。按当地油价9020KIP/L,老挝币兑换美元汇率为1美元=8800kip。按此汇率折算每L油价为9020/8800=1.025美元/L。可得出用此种方式每天油耗为3282.24*1.025=3364.296美元。
4.2 柴油发电机带厂用电运行的可靠性
柴油发电机为紧急形况下的备用电源,能保证柴油发电机带厂用电的可靠运行,但油量采购和储备都是问题,油耗巨大导致此方案并不能长时间运行。
在生态环境方面,柴油发电机燃油消耗大且污染环境,不建议长时间使用。
5机组自带厂用电的经济性和可靠性分析
5.1 机组自带厂用电的经济性分析
所谓单台机组带厂用电运行,也就是常说的孤网运行的一种特例,即在保留机组与其他机组的厂用电之间形成小电网,但由于这个小网容量很小、惯性也很小[1],厂内电机的启停对总容量的影响就会很大。
按平均每天消耗电能12913 kW•h,每小时消耗电电能538.04 kW,可近似成比例得出1号机组孤网带厂用电及营地电运行时出库流量约为4m3/s。孤网运行一天出库流量约为4*3600*24=345600m3。孤网运行虽不产生直接电费,但是耗水量也不容小视。2019年发电耗水率年平均值为24m3/ kW•h。用345600 m3的水在机组正常发电时,除以发电耗水率,得出能发出电能345600/24=14400kW•h。按平均每天营地及厂房消耗电能12913 kW•h。则孤网运行一天而损失电能为14400-12913=1487kW•h。这部分损失电能按上网电量0.06325美元/千瓦时计算,累计孤网运行一天损失金额约1487*0.06325=94.05美元。
5.2 机组自带厂用电的可靠性分析
1号机组带厂用电之后对机组来讲,频率高低取决于发电输出功率和厂用电的平衡,要求调速器的动作灵敏快速。1号机组孤网运行时机组振动摆渡及各轴承瓦温均无异常。厂内其他装置均无异常。机组孤网运行时对调速器的影响最大,孤网运行时平均每2-3小时启动一次。
综上所述机组孤网运行时可靠性较高,由于厂用电均匀分布在1号机组侧和3号机组侧,营地变2st5也取自1号机组侧和3号机组侧,故单台机组带厂用电运行时,优先选取1号机组和3号机组运行。
在生态环境方面,机组孤网运行发出电量为清洁能源,且会放出一定的生态水,孤网运行较其他运行方式有利于生态平衡。
6涉网运行经济可靠性分析总结
通过上述三种不同情况:1.230kV系统倒送电带厂用电方式运行;2. 柴油发电机带厂用电运行;3. 机组自带厂用电运行。运行方式下的经济可靠性及相关数据进行分析总结可得:
经济性对比:机组自带厂用电>230kV外来电>柴油发电机
可靠性对比:机组自带厂用电>柴油发电机>230kV外来电
生态环境对比:机组自带厂用电>230kV外来电>柴油发电机
通过以上分析,加上由于老挝电网系统的不稳定性及其他诸多因素,考虑到机组及厂内设备的安全,不在电压偏高或欠电压下运行,建议采用机组自带厂用电方式运行。孤网运行时建议优先开启1号机组或3号机组孤网运行。
机组自带厂用电运行期间,当值人员对其运行机组一定要加大监视、巡视力度,特别是厂用设备中对频率变化敏感的设备,如带变频器的设备,测量变送装置,不间断电源UPS等。并监视调速器油压装置的启停,确保调速器在其整定值内运行。
参考文献:
[1]聂朔晔.单台机组带厂用电运行方式的可行性分析.华电技术2013
作者简介:
冯天祥(1993年03月17日-),男,河南许昌人,助理工程师,学士,从事水电站运行工作。