梯级引水式水电站群提高发电生产能力的途径

电力18讯：    摘  要：红山嘴电厂长期致力于研究提高梯级引水式水电站群水能利用率和发电生产能力，历经数十年的探索和实践，依靠科技进步与创新，改善梯级电站恶劣的生产运行条件，应用新技术、新材料提高老电站工程与设备技术性能，达到水资源的充分利用，在提高已有电站生产能力的同时，探索水电资源开发更加科学合理的方式。

关键词：梯级水电站群  提高生产能力  途径

新疆天富热电股份有限公司红山嘴电厂位于新疆北部准葛尔盆地南缘，玛纳斯河中游，始建于1961年，是新疆开发建设最早的水电厂之一。现有梯级电站5座。其中，已建梯级电站4座，13台水轮发电机组，装机容量6.705万kw，年设计发电量2.15亿kwh。2005年完成四、五级电站扩建2×4000kw；在建梯级电站一座，4台水轮发电机组，装机容量5万kw，年设计发电量1.89亿kwh。红山嘴电厂上游无调节水库，通过拦河闸渠首枢纽引玛纳斯河河水发电，除汛期7、8、9三个月满发外，其他月份发电生产均受河流来水量的影响径流发电。渠首年引水径流量为7.5～8.0亿m3，通过22．6 km渠系输水，4座梯级电站逐级发电。各梯级电站实行五班四运转，班组实行水、机、电一体化运行管理。红山嘴电厂5座电站主要工程技术、经济指标见表l。

表1  各电站主要工程技术、经济效益指标


1 改善恶劣的生产运行条件，使梯级电站发电生产正常进行，发电能力达到设计生产能力

红山嘴电厂地处高寒地区，处在山溪性多沙河流上，发电生产深受自然环境的制约。长期以来，电厂正常的发电生产受到冰、沙、草和洪水等自然灾害的威胁，机组一直不能稳定运行，出力达不到设计能力。同时水轮机过流部件磨蚀严重，机组大、小修周期短，运行成本增大，经济效益低下。20世纪80年代二、三级电站投产之初，年发电量仅维持在1.5亿kwh，为设计年发电量2.15亿kwh的69.7%。为改善企业的运行条件，使电厂发电生产能力达到设计水平。电厂的工程技术人员经过长期艰苦的探索，于90年代应用抽水融冰技术、漏斗排沙技术，并对渠首枢纽工程进行完善、改造，成功地解决了冰、沙、草和洪水灾害对水电厂的危害，有效缓解了水轮机磨蚀，延长了机组大修周期。90年代末电厂发电生产能力达到2.3亿kwh左右，超过设计生产能力。

1.1 应用抽水融冰技术改善冬季运行条件，提高冬季发电生产能力

（1）红山嘴电厂的冰害

玛纳斯河属典型的大陆性气候，冬季漫长、寒冷，而且年径流随季节变化很大，冬季最寒冷的1－3月份最小流量只有5m3／s，平均流量不足7 m3／s，来水量远远低于各电站机组单机设计流量。由于红山嘴电厂梯级电站引水渠较长，水量少，流速慢，二、三级电站引水渠经常出现冰塞、冰堵和结冰盖的情况，渠道无法安全引水，电厂无法维持正常的发电生产。1995年以前，每年冬季全厂职工都要冒着严寒到渠道上打冰、炸冰，由于渠道内冰多水少，被迫排冰运行，各电站经常停机。有时冬季二、三级电站要被迫停产1一2月，待气温转暖后再引水发电。冰害严重制约红山嘴电厂冬季发电生产能力，频繁的打冰、炸冰造成渠系损坏严重，漏水增大，工程无法安全引水，而且员工劳动强度大。为保证艰苦条件下机组正常发电生产，运行班组每班至少配备12人，冬季还需增加2名身强力壮的打冰人员。红山嘴电厂冬季发电成本高，运行困难，而且水资源及设备有效利用率低。

（2）应用“红山嘴电厂抽水融冰技术”防治冰害

长期以来，防治和消除冰害是红山嘴电厂不间断的研究的课题，通过多年的探索形成了“红山嘴电厂抽水融冰技术”。此技术利用玛河河谷水源地丰富的地下水，在渠首和渠系沿线打井，抽取河谷水源地的地下水，把10℃左右的地下水注入渠道中，提高渠水水温，通过升温作用，抑制渠内的底冰、岸冰发育，使渠道输水畅通，再利用地下水水体流经电站形成的势能发电（发电量大于或等于抽水耗电量增能作用）。红山嘴电厂从1995年开始进行抽水融冰技术的应用，在渠系沿线打井，并逐年增加打井数量，到2004年红山嘴电厂先后沿引水渠凿井13眼，从单井试验运行到4口井运行，5口井运行、8口井运行、12口井运行，红山嘴电厂的冬季运行条件逐年改善，冬季发电量逐年增加。自1996年4口井投入运行开始，引水渠就保持畅通，不再打冰、炸冰，员工的劳动强度大大减轻，冬季各电站前池运行方式由排冰运行方式到低水位过删，再到中高水位运行，各电站不再配备打冰人员，班组值班人数由12人以上逐步减少为9人以下。抽水融冰井每年冬季11月底投运，次年3月停运，冬季可运行120天左右。据统计计算，抽水融冰井投入10年来，每年增加的发电量减去抽水耗电量，累计净增发电量1.0亿kwh以上，创造经济效益4500万元以上。今后每年可增加发电量 1000万kwh，按2004年电价 0.45元／kwh计算，每年增加经济效益450万元。抽水融冰技术在电厂的成功应用，为