截至4月10日,国网新源河北丰宁抽水蓄能电站11号机组连续安全稳定运行100天。这一成果标志着大型变速抽水蓄能机组在国内首次应用通过阶段性考验,是大型变速抽水蓄能机组自主化研究的里程碑,更是推动能源清洁低碳高效利用的生动实践。
去年12月31日,丰宁抽水蓄能电站最后一台变速机组正式投入运行。变速机组与传统定速机组相比,可以在一定范围内进行转速的变化,通过调节水泵功率灵活迅速地响应电网指令,从而增强抽蓄电站适应电网负荷的柔性调节能力,增加电网稳定性。
11号变速机组投运百日以来,累计发电启动73次,发电运行时长345.94小时,发电量9192.56万千瓦时;抽水启动86次,抽水运行时长444.83小时,抽水电量12250.06万千瓦时。其中连续发电最长时间12.87小时,最长抽水时间10.42小时。
据了解,丰宁电站变速机组在抽水工况下,可以在93%~106%额定转速区间内稳定运行,相应的抽水负荷可在22万~33万千瓦内连续调节,从而更加灵活地响应电网需求。此类机组还具有运行水头范围宽、功率调节和系统响应速度快等性能优势,发电空载启动后从励磁投入到机组并网仅用时2秒,远快于传统定速机组的半分钟到1分钟,可以更快地平衡新能源电源发电波动,更好满足新型电力系统下电网调节需求。
其中,交流励磁系统是变速机组的“心脏”,丰宁电站变速机组交流励磁配置4套中压变频器、斩波器以及跨接器、编码器等核心组件,它们构建起复杂的变速机组励磁控制“血管网络”。
因励磁系统整套从国外引进国内首次应用,核心技术均为黑匣子状态,国内无运维经验可借鉴。为啃下这块硬骨头,丰宁电站励磁专业工程师组成交流励磁系统小组,对交流励磁运行机理及控制逻辑开展深入研究,结合机组设备运行实际情况对控制策略进行了多项优化,创建了“日巡检、周双检、智能预判”三维运维体系。
历时三个月,交流励磁系统小组编制完善了交流励磁运行、维护项目清单,建立包含36项巡检要点的数据库,利用数据融合智能分析平台实时采集500余个运行参数进行分析,故障预警准确率达100%。《交流励磁运行、维护的标准化手册》作为整个团队智慧的结晶,为今后的运维工作提供标准化的指导。
百日特护期间,交流励磁系统小组累计处理关键技术问题28项,未发生因励磁系统故障导致的非计划停运;结合运维实践总结编制申报5项行业标准,为变速机组国产化及运维提供重要支撑。
监控作为变速机组“神经中枢”系统,负责对机组实时监测和精准控制,其性能直接影响机组的安全稳定运行。
负责这项工作的是监控自动化小组。监控画面中波动跳跃的曲线描绘着每个设备的“情绪变化”,阐述着每一个报警信息的前因后果。监控自动化小组成员每周定期开展技术分析工作,从报警信息、曲线等对系统运行情况进行整体评估,提前预判可能存在的缺陷,制定重点监视计划。针对问题及时组织相关专业人员共同研究探讨问题成因,将设备故障消除在萌芽阶段。结合定速机组安装调试经验对变速机组监控系统程序进行优化,重点针对单一元件跳闸逻辑开展专项优化工作,降低设备误动概率,提升设备运行的可靠性。
发电电动机是变速机组的“核心躯干”,因其转子与定速机组结构上的差异,没有任何“骨科病历”可供参考。
由“专家+骨干+新人”组成的三级变速发电机小组从定检入手,编写专项方案,严格审查各项环节,利用夜间电网对机组运行需求低谷期,通宵达旦对转子端部及线棒等部位重点开展全面“骨骼体检”,“快准稳”完成投运以来三次定检工作。
11号机组投运以来,发电机小组定期开展特巡,全面做好数据监测工作,认真执行“旬分析+月评估”双循环状态评价要求,其间累计生成150份分析报告。每月进行一次月度全科会诊,整合变速机组电力、机械多维度数据,结合数据融合平台,进行数据交叉融合分析,力求将影响机组运行的潜在风险扼杀在摇篮中,保证机组安全、高效、稳定运行。
为保证11号变速机组的安全平稳运行,电站制定了针对性的运行管理提升措施做好“全科护理”。
在值守监盘方面,充分依托电站监控系统上位机和数据融合智能分析平台,建立交流励磁和发电机转子核心部位重要参数监视清单,严密监视机组振动、温度、压力等各项指标,重点识别设备运行异常报警和运行趋势,建立变速机组启停机及负荷调整等重要操作监护复诵制度,确保指令执行精准无误。在设备操作方面,针对变速机组停复役、交流励磁停送电等高风险操作,采取“差异对比+特性分析”方法,编制完善变速机组典型操作票和运行操作一本通,提升变速机组运行标准化管理水平。
投运以来,11号变速机组累计服务电网53次,抽水工况下有功功率负荷调整累计99次。在电站机组全部启动抽水运行后,华北调度多次下令11号机按照有功功率每次保持211万千瓦的范围进行调节,每次在目标功率点处运行保持最少3分钟,最长约1小时,充分发挥了变速机组灵活调节作用。
(转自承德市人民政府网站)