內(nèi)蒙古電網(wǎng)萬家寨水電站調(diào)峰電力設(shè)計

內(nèi)蒙古電網(wǎng)萬家寨水電站調(diào)峰電力設(shè)計

1黃河水利工程萬家寨水庫的工程結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，施工難度較大。樞紐攔河大壩為混凝土半整體直線重力壩。水電站靠黃河蓄水發(fā)電,水電站最大壩高105m,壩頂長443m,大壩從左岸到右岸,共分22個壩段。水庫總?cè)萘?.96×l08m3,年供水14×l08m3,電站廠房為壩后式地面廠房,裝有6臺立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組,首臺機(jī)組于1998-11-28投入運(yùn)行,現(xiàn)6臺機(jī)組已全部投入運(yùn)行。2高壓配電系統(tǒng)電氣主接線采用發(fā)電機(jī)變壓器組成的發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線。其中1、2、3#G上220KVA、B母線,接入內(nèi)蒙古電網(wǎng)運(yùn)行,并建設(shè)有3條220KV的輸電線路(萬清線、萬楊線、萬寧線)將發(fā)電負(fù)荷送出,機(jī)組的并列同期點(diǎn)設(shè)在高壓側(cè)開關(guān),高壓配電設(shè)備為引進(jìn)的SF6絕緣封閉組合電器(GIS),GIS設(shè)備采用三相筒式母線,各間隔設(shè)備則為分相式。斷路器為立式布置,主母線采用落地布置,是我國目前采用GIS設(shè)備最大的220KV開關(guān)站。這種設(shè)計適應(yīng)了水電機(jī)組啟動頻繁、開關(guān)操作較多的特性,提高了供電可靠性,且有占地面積小,簡化了設(shè)備布置結(jié)構(gòu)。3電、電、電運(yùn)行特點(diǎn)3.1機(jī)組調(diào)峰、調(diào)峰技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,保證供電質(zhì)量,贏得用戶的信賴,是電力系統(tǒng)走向市場,贏得市場的必然之路,必須發(fā)揮調(diào)峰電廠在系統(tǒng)中的突出作用。內(nèi)蒙古電網(wǎng)除了滿足自治區(qū)內(nèi)供電負(fù)荷,同時也擔(dān)負(fù)著大量東送北京的電力。電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差較大,所以目前存在最為突出的問題是缺乏足額的調(diào)峰電力。特別是從2003年開始到現(xiàn)在,內(nèi)蒙古地區(qū)出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的拉閘限電,峰谷差較大,負(fù)荷的上升速度之快。電網(wǎng)主要靠豐鎮(zhèn)電廠、達(dá)旗電廠、萬家寨水電站來調(diào)峰,而這些火電機(jī)組調(diào)峰負(fù)荷調(diào)整慢,發(fā)電成本高,萬家寨水電站3×180MW的機(jī)組接入內(nèi)蒙古電網(wǎng)明顯的改善了電源結(jié)構(gòu),水電站啟停速度快,調(diào)整負(fù)荷大,爬坡能力強(qiáng)的特點(diǎn),充分體現(xiàn)了機(jī)組調(diào)峰、調(diào)頻的能力。水電站作為事故備用電源更是保證了內(nèi)蒙古電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。3.2電廠黑擊穿實(shí)驗(yàn)萬家寨水電站的機(jī)組具有啟動(同時具備自啟動能力)、并網(wǎng)時間短,調(diào)整負(fù)荷速度快的特點(diǎn)。幾臺機(jī)組可同時從靜止?fàn)顟B(tài)啟動,在3min內(nèi)實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)并網(wǎng),并將負(fù)荷調(diào)整到滿出力180MW,這說明三臺機(jī)組可具備540MW的緊急備用能力。電站機(jī)組裝有低頻和高頻監(jiān)控裝置,通過電廠機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)跟蹤電網(wǎng)頻率的異常升高或降低,根據(jù)頻率變化的不同程度,結(jié)合機(jī)組的實(shí)際情況,自動調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行出力,使系統(tǒng)恢復(fù)正常頻率。在2004年10月份,萬家寨水電站進(jìn)行了黑起動實(shí)驗(yàn)。黑啟動是指整個系統(tǒng)因故障停運(yùn)后,不依靠別的電力網(wǎng)絡(luò)幫助,通過系統(tǒng)中具有自啟動能力的機(jī)組啟動無自啟動能力的機(jī)組,逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)恢復(fù)范圍,最終實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的盡快恢復(fù)。實(shí)驗(yàn)證明水電站黑起動能夠建立電網(wǎng)電壓,恢復(fù)電網(wǎng),它是內(nèi)蒙古電網(wǎng)內(nèi)唯一一座具備黑啟動的電站,從面保證了電網(wǎng)全黑事故的自啟動能力。水電機(jī)組的另一特點(diǎn)是機(jī)組在40-80MW負(fù)荷區(qū)間振動、擺度明顯增加,這樣損傷了機(jī)組的性能和壽命,振動區(qū)隨著運(yùn)行水位的不同而有所變化。機(jī)組在90-180MW負(fù)荷區(qū)間運(yùn)行時,各種振動、擺度減小,機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定,為此調(diào)度員盡量合理安排機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和出力,以有利于機(jī)組發(fā)揮最大的作用。3.3自動調(diào)整機(jī)組agc的優(yōu)點(diǎn)萬家寨水電站自第一臺機(jī)組接入內(nèi)蒙古電網(wǎng),即成為內(nèi)蒙古電網(wǎng)的主要調(diào)峰廠,特別是電網(wǎng)事故狀態(tài)下,更能體現(xiàn)客觀存它的優(yōu)越性。機(jī)組可通過手工調(diào)整或自動調(diào)整裝置(AGC)的投入自動調(diào)整負(fù)荷,穩(wěn)定了東送潮流,減少了調(diào)度員調(diào)整東送潮流的工作量。電力系統(tǒng)的用電負(fù)荷是隨時變化的,一天之內(nèi)會出現(xiàn)2—3次高峰,調(diào)度員根據(jù)系統(tǒng)的需求,決定起停機(jī)組的臺數(shù)和運(yùn)行方式,有時一天啟停6-8次,水電具有頻繁啟停和調(diào)整能力,而相關(guān)的發(fā)生費(fèi)用很小。3.4盡量多發(fā)電,穩(wěn)定用電負(fù)荷萬家寨水電站入庫水流量受季節(jié)影響較大,每年的4月中旬到8月份為枯水期,其它時間為豐水期.在枯水期間盡量少發(fā)電,甚至不能發(fā)電;豐水期盡量多發(fā)電,以便發(fā)揮水電的雙重效益。水庫水位直接受影響機(jī)組出力,一般在952m以下禁止發(fā)電,在952m水位處,最大出力在100MW,963m以上可以帶滿出力?？菟谡寝r(nóng)灌用電高峰,豐水期又正是負(fù)荷的低谷階段,機(jī)組出力與用電負(fù)荷需求形成了明顯的矛盾,這樣就為電網(wǎng)方式的安排、經(jīng)濟(jì)調(diào)度及事故處理構(gòu)成了極大的困難。為此,我們必須合理運(yùn)用好這一水資源,為電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行做出它應(yīng)有的貢獻(xiàn)。4萬家充水電站與東南角天氣場用電聯(lián)合調(diào)度的概況萬家寨水電站的建成,對內(nèi)蒙古電網(wǎng)及京津唐電網(wǎng)產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。經(jīng)濟(jì)效益可從靜態(tài)和動態(tài)兩個方面分析,靜態(tài)經(jīng)濟(jì)效益主要指迎峰避谷的效益,使電網(wǎng)的運(yùn)行曲線比較合理,減少火電機(jī)組的啟停和調(diào)整次數(shù),降低煤耗,提高整個電網(wǎng)的效率;動態(tài)效益主要指事故和旋轉(zhuǎn)備用的功能,對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行能起到重要作用而產(chǎn)生的收益;社會效益是向內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾能源基地、山西省太原平朔、大同能源基地供水,緩解了嚴(yán)重缺水的緊張局面,同時在防洪問題上實(shí)現(xiàn)了萬家寨水電站與天橋電廠的聯(lián)合調(diào)度,有利于黃河的防洪與治理,水電站是無任何污染的綠色環(huán)保電廠,具有良好的旅游資源,滿足可持續(xù)發(fā)展的要求。萬家寨水電站是由水利部、山西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)3方共同投資興建的水電站,位于黃河中游北干流上段,托克托至龍口段峽谷內(nèi),壩址左岸為山西省偏關(guān)縣,右岸為內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗,是引黃入晉工程的首部和華北的骨干調(diào)峰電站,電站裝有6臺立軸混流式水輪發(fā)電機(jī)組,單機(jī)容量180MW。其中1、2、3#G為內(nèi)蒙古電網(wǎng)調(diào)度;4、5、6#G為山西電網(wǎng)調(diào)度,兩省(區(qū))之間沒有直接的電氣聯(lián)系,必要時可互借一