分時電價條件下的供水運行方式優(yōu)化

李宏偉

在實行分時電價政策后，如何在保障供水正常運行和用戶正常用水情況下，降低供水運行成本，是擺在供水企業(yè)面前的現(xiàn)實問題。本文立足生產(chǎn)實際，經(jīng)過科學論證，優(yōu)化水源井運行方式，達到節(jié)約運行電費支出，實現(xiàn)供水效益最大化目的。

實行分時電價政策后，如何降低供水運行成本，實現(xiàn)效益最大化是擺在供水企業(yè)面前的現(xiàn)實問題。河南油田黃山水廠供水系統(tǒng)的工程技術(shù)人員，綜合分析分時電價及系統(tǒng)供用水現(xiàn)狀，優(yōu)化供水運行方式，取得了較好的經(jīng)濟效益。

一、現(xiàn)狀調(diào)查

（一）黃山水廠供水現(xiàn)狀

黃山水廠工藝流程：水源井產(chǎn)水后經(jīng)集水管線輸送到黃山水廠儲水罐，再經(jīng)水處理及水廠加壓后通過輸水管線及配水管線輸送到用戶。

水源井組成：系統(tǒng)有17口在用和6口因其它問題停運的水源井組成。在用的17口水源井中，北線7口（遠控2口，人工操作5口）；東線6口（全部為遠控）；南線3口（遠控1口，人工操作2口）。

水廠儲水罐蓄水能力：現(xiàn)有2個直徑26m，高10m，儲水量為10000m3的儲水罐，罐與罐之間有管線聯(lián)通。

（二）分時電價

現(xiàn)行的電價政策，將全天分為四個供電時段，每個時段電價各不相同。其中，尖時段（18：00-22：00）電價為1.03元/kw.h；峰時段（8：00-12：00）電價為0.92元/kw.h；平時段（12：00-18：00，22：00-24：00）電價為0.6元/kw.h；谷時段（00：00-08：00）電價為0.32kw.h。

（三）優(yōu)化供水方式思路

黃山水廠儲水罐具有調(diào)蓄水量功能，分時段錯峰運行水源井，實現(xiàn)降低電費支出，提高供水效益目的。

二、方案比選

（一）方案編制原則及目的

在確保供水運行安全、可靠前提下，充分利用現(xiàn)有資源，優(yōu)化水源井運行方式，節(jié)約水源井運行電費支出。

（二）方案比選

1.方案一：以效益最大化考慮，選取平時段（22：00-24：00）和谷時段（00：00-8：00）17口水源井全部運行，其余時段全部停止運行。

效益估算： （∑優(yōu)化前月均電量×分時電價-∑優(yōu)化后月均電量×分時電價）×12≈70萬元。

供水可靠性：由計算得出，第二天18：00時儲水罐水位只有2.05米，此時正是居民用水高峰期，而水源井處于停運時段，儲罐水量得不到補充，供水可靠性無保證。

供水安全性：每天對集水管線附件啟、閉操作，其發(fā)生故障可能性高，無備用水源井，供水安全性無保障。

2.方案二：在所有電價平時段（12：00-18：00，22：00-24：00）和電價谷時段（00：00-8：00）17口水源井全部運行，其余時段全部停運。效益估算：估算方法同方案一，通過計算方案二年用電量超優(yōu)化前約19萬KW.h，其電費支出超優(yōu)化前約3萬元。

供水可靠性：由計算得出，全天各時段儲罐水量充足，水位下降后能夠得到及時補充，供水可靠性有保障。

供水安全性：每天對集水管線附件啟、閉操作，發(fā)生故障可能性較高；無備用水源井，供水安全性無保障。

3.方案三：全天運行6口水源井，平時段（22：00-24：00）增加運行2口，谷時段（00：00-08：00）再增加運行7口，其余2口備用。由此計算儲罐補充水量、水位變化情況見表1

效益估算：優(yōu)化前年電費支出-優(yōu)化后年電費支出≈37萬元（方法同方案一）。

供水可靠性：第二天18點時儲罐水位較低，可啟動備用井補充，可靠性有保障。

供水安全性：集水管線處于運行狀態(tài)，無需每天對管路附件啟、閉操作，其發(fā)生故障率較低；有備用水源井，安全性有保障。

4.方案比選：方案一雖然能夠達到供水效益最大化目的，但是不能夠滿足供水運行安全、可靠性原則；方案二雖然能夠滿足供水運行安全、可靠性原則，但達不到提高供水效益目的；方案三既能夠達到提高供水效益目的，又能夠滿足供水運行安全、可靠性原則。因此，方案三是最優(yōu)方案。

三、制定實施方案

（一）確定全天運行水源井6口：按照低耗能、人工操作、路途較遠且交通不便、各集水線均有的選擇原則。經(jīng)過篩選：東線選擇2口（機3、油3）；南線選擇2口（廠1、S7）；北線選擇2口（S1、S8）為全天運行水源井。

（二）確定平段（22：00-24：00）、谷段（00：00-8：00）運行水源井9口：按照能耗低、產(chǎn)水量大、已經(jīng)實現(xiàn)遠控的選擇原則。經(jīng)過篩選：S11、S18、51-20、S16、S3、S17、北2、北12井為平谷時段運行的水源井。

（三）備用水源井2口：廠2井和S3井，必要時啟動運行。

（四）水廠儲罐水位設(shè)定：為確保儲罐高水位不溢出，低水位滿足需求，最大限度發(fā)揮儲罐調(diào)蓄功能，設(shè)定高水位為10米，低水位為3米，并安排值班人員密切關(guān)注水位變化，隨時調(diào)度水源井啟閉作業(yè)。

（五）水源井啟、停時刻，值班人員記錄電量、水量等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，供分析時使用。

此方案自4月28日起實施至6月14日統(tǒng)計日止，水源井運行基本按照該方案實施，期間曾出現(xiàn)過儲罐低水位現(xiàn)象，由于及時啟動了備用井補充水量，情況很快得到緩解，方案總體運行平穩(wěn)。

四、效益估算

優(yōu)化前電費估算：按3月28日至4月27日分時電價支出電費估算。

優(yōu)化后電費估算：按4月28日至5月27日分時電價支出電費估算。

年節(jié)約電費支出=（優(yōu)化前月實際支出電費-優(yōu)化后月實際支出電費）×12=21.77萬元

五、存在問題

（一）實現(xiàn)遠控水源井較少，人工操作的水源井接到啟停指令后反應(yīng)速度較慢，同時夜間作業(yè)存在不安全因素。

（二）可用于調(diào)節(jié)的水源井數(shù)量少，難以實現(xiàn)錯峰運行的最佳效果。

（三）頻繁對水源井進行啟停操作，易造成水源井設(shè)備故障率升高，且備用水源井有限，一旦設(shè)備故障后不能夠及時維修，供水可靠性無法保障。

六、幾點建議

（一）逐步恢復(fù)因其它問題停運的6口水源井，增加備用水源井數(shù)量，確保供水運行可靠性和安全性。

（二）逐步實現(xiàn)全部水源井運行遠控，一是能夠做到快速對儲罐補充水量，提高供水可靠性；二是避免夜間人工作業(yè)，減少不安全因素。

（三）根據(jù)供水量隨季節(jié)變化的特點，編制不同季節(jié)的供水運行方案，以求供水運行可靠、效益最大化。

（四）逐步實現(xiàn)儲罐水位變化與水源井啟停運行聯(lián)動，根據(jù)優(yōu)化后的水源井運行方案設(shè)置運行程序，提高水源井運行自動化水平，保障供水運行安全可靠。（作者單位為河南石油勘探局水電廠）