旬阳水电站发电系统调峰方案设计

旬阳水电站发电系统调峰方案设计

1东北方发电站第5级汉江水库位于陕西省安康地区汉江水库附近。这是汉江上游规划的七个高级开发区的第五部分。上游与已建成的康康水库相连65.5公里，下游与蜀河水库相连。旬阳水电站为河床式电站,以发电为主、兼航运功能,在系统中运行方式以调峰为主。电站总装机容量320MW,最大毛水头23.5m,最小毛水头8m,额定水头21m。2机械的选择该水电站运行毛水头为8～23.5m,可选用轴流转桨式和灯泡贯流式水轮机。针对该电站水头和装机规模比较大等特点,需对轴流和贯流2种机型进行较全面的技术经济比选。2.1技术经济比较旬阳水电站装机容量为320MW,考虑运输条件、设备运行等的灵活性,装机台数有3,4和5台轴流转桨式机组3个方案,单机容量分别为106.7,80和64MW。技术经济比较见表1。综合比较3,4和5台机各方案,技术上没有明显差异,3台机方案由于进水口高度增加,使机组进水口布置更加困难;4台机方案电气主接线简单,梯级电站之间流量匹配、调度灵活。且总投资差异较大,电站总投资3台机方案较4台机方案多2652万元,5台机方案较4台机方案多4682万元。因此推荐4台轴流机方案与贯流机型比选。2.2永通道电流机参数和安装台数的选择从旬阳水电站总装机容量和水头分析,可选择6,7和8台灯泡贯流式机组3个方案,单机容量分别为53.3,45.7和40MW。2.2.1经济比较旬阳水电站灯泡贯流式机组台数比较详见表2。从表2看出,6台机方案总投资最少。2.2.2方案38台机在中国制造可行性分析贯流式机组方案水轮发电机组设计制造难度比较详见表3。从表3可知,旬阳水电站方案3(8台机),其设计、制造难度没有超过已运行的洪江水电站,因此在中国制造是可行的。方案1(6台)和方案2(7台)的设计、制造难度较大,对比分析如下:(1)转轮叶片难度旬阳水电站方案1和方案2水轮机的制造工艺难度系数TD=0.627～0.727,虽然位于当前国内外大型灯泡贯流机组的领先水平,但中国国内已有制造加工转轮直径7.5m的业绩,因此加工旬阳水电站机组转轮直径5.2～5.6m的转轮叶片难度不大。(2)发电机冷却方面旬阳水电站机组无论是单机容量53.3MW还是46MW,均属于大型灯泡贯流式机组,在发电机冷却方面,其难度与洪江水电站机组相当,仅次于日本只见水电站机组,因此旬阳水电站的通风冷却难度较为突出。(3)种新的发电机组旬阳水电站机组的发电机综合制造难度系数为6.08～6.5,仅次于日本只见水电站机组的6.72,与洪江水电站机组的6.47相当,因此制造旬阳水电站灯泡贯流水轮发电机组有一定的难度。(4)活性混凝土灯景机组灯泡体强度设计主要取决于作用在灯泡体的水推力、重力和浮力等,这些力不仅与水头有关而且与机组容量(灯泡)大小有关。这些力中水推力与水头关系更直接,该力的大小与灯泡体所承受的最大水头及灯泡体直径D2有关。为便于与旬阳水电站机组比较,计算出几个国际上比较有特色的大型灯泡机组作用于灯泡体上的水推力,见表4。从表4看出,旬阳水电站机组灯泡体强度设计制造难度处于目前国内外较高水平。并且该电站河道洪枯水位变化较大,在设计洪水位(240m)和校核洪水位(243.2m)时,机组中心高程(202.6m)淹没深度高达37.4～40.6m,灯泡体的强度、支撑及密封等问题,与平原河道水电站中使用的机组相比更增加了一定的难度。(5)种方案在技术上的比较发电机尺寸、推力轴承所承受的轴向水推力在设计制造技术上是可行的。从表3分析比较看,方案1(6台)和方案2(7台)虽均有较大设计和制造难度,但在技术上都可行。综合考虑机组设计和制造难度、电站投资、施工进度、电气主接线方式等因素,在此推荐6台灯泡贯流式机组方案。3轴流和输出流两种类型的比较根据前面对轴流和贯流机型各自的比较结果,在此以4台轴流和6台贯流机组2套方案进行技术经济比较,见表5。(1)机组火炬效率分析电站总投资6台机方案比4台机方案多1046万元。另外6台机组方案比4台机组方案每年多发约4GWh电(约合120万元),约需9a可以抵偿。因此从经济上比较两方案无明显差异。(2)大型贯流式机组运行难度仍虽然6台机组方案从水头、单机容量看在中国已有一定的设计、制造和运行经验,但仍然属于大型贯流式机组,其设计、制造等难度仍是不可轻视的,再加上机组台数较多,贯流机组的交货期必将大大延后于轴流机组的交货期。(3)最大运输件为风机、发电机转子支架根据旬阳水电站现有的交通状况,机电各重大件运输可考虑铁路和公路2种运输方式。4台轴流机组方案转轮体重约60t,尺寸约∅3.3m×3.4m,不存在公路运输困难。其它大件如主变压器、发电机转子中心体、下机架中心体、推力头和推力镜板、桥机主梁等的运输重量均小于100t,此时主变压器需按组合式三相变考虑,其中最大运输件转子中心体直径约4m,采用公路运输尚可。6台贯流式机组方案,运输最重件为主变99t(普通三相式),可公路运输。运输最大件为发电机转子支架,尺寸约∅5.6m×1.9m,若按以往采用工地焊接支臂,则不存在运输困难,但由于近几年投运的大型贯流机组频频出现支臂裂缝,因此对转子支架的受力、材料、结构形式和焊接结构必须引起高度重视,有的厂家已经开始考虑研究采用整体支架结构,但这样势必增加运输难度,尤其对旬阳水电站这样的大型机组更是困难。因而从运输看,选用4台轴流机组方案更有利。4方案二:表面活性剂型方案流式机从设计、制造难度和交货期上对比,旬阳水电站若选用贯流机组单机容量53MW,最大毛水头23.5m的灯泡贯流式机组是可行的,贯流与轴流机组2种机型方案均可用于旬阳水电站。但旬阳水电站灯泡贯流式机组的设计、制造综合难度处于国内外领先水平,中国能单独承担设计和制造的厂家较少,因而增加了招投标难度,交货期难以保证。同时从近年来