小水电站发电效率的影响因素及策略研究

聂勇勇

摘要：十二五规划中明确表示，今后应当在充分保护生态环节的基础上推动我国水电事业发展，说明中国水电开发事业已步入生态制约的关键时期。本文主要从水轮机的层面阐述了其对小水电站发电效率的影响，并分析其影响因素，在此基础上，阐明提高小水电站发电效率的有关策略。

关键词：小水电工程，发电效率，策略

水电在中国社会经济发展中扮演着非常重要的作用，其属于一种可再生能源，具有清洁环保等诸多方面的优点，有关资料表明，2010年中国电力总装机中水电装机所占份额为22.3%。2012年11月19日，党的十八大报告里面明确表明，为充分确保国家能源安全，今后应当支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展。充分显示出发展水电在我国发展过程中扮演着非常关键的战略作用。作为水电的有机内容之一，小水电在多年的风雨历程中，获得非常显著的进展。水电发展十二五规划中指出，到2010年为止，我国小水电装机规模在总水电装机中的比例超过27%，达到5840万千瓦。伴随中国对环境重视程度的逐渐提升以及生态文明建设的日益深入，以及社会经济的逐渐改善，中国电网日益完善，为发展小水电事业奠定了坚实的基础，同时该项事业具有非常大的潜力。然而，现阶段小水电站运行过程中依旧存在很多问题，例如发电成本太大及其效率相对较低，现状不容乐观。因此，不断提升小水电站发电效率已经成为国家水电发展十二五规划的重要内容之一。鉴于这一个方面的原因，本文主要基于水轮机的视角下研究小水电站发电效率的影响因素，提出相应的发展策略，以期为提高小水电站发电效率提供指导和借鉴。

一、小水电站发电效率的影响因素

（一）水轮机对发电效率的影响

我们知道，水轮机效率主要涉及到机械、容积以及水力三个方面的效率，在共过程中的水电站，如果想使其机械效率提升，那么一定要充分确保机组轴承与油封等处于一个较好的运行状态之中。如果想使容积效率提高，那么一定要充分确保止漏装置与转轮间隙保持正常。如果想使水力效率提高，那么一定要最大限度地降低蜗壳进口经转轮至尾水管出口这一个过程的损失，降低泥沙磨损与汽蚀，从而充分确保水轮机工作条件满足设计需求。发电机效率是产生的电能与机械能两者的比值。一般情况下，水轮机效率往往可以描述为有效水头与流量的函数，也就是我们所说的效率曲线。随着水的流量的提高，水轮机效率同样不断提高，一直至最大值为止，接着将不断减小。为防止空化与振动，对各有效水头来说，应当适当规定其流量波动区间。所以，增加水力效率属于机组效率提升的关键所在，同时属于水电站效率提升的一个关键的渠道和方法。必须充分确保整个机组保持在高效率区工作，最终实现电站效益的不断提升。

（二）水轮机发电的影响因素

在这里，诸多因素能够对水轮发电机组效率产生影响，大体上涉及到下面几点。水轮机与发电机的传动装置的影响。直联运行具有最高的效率，三角带传动比平皮带传动的效率高，平皮带传动比半交叉传动的效率高。当流量与水头保持不变的时候，在这个条件下，需要最大限度地防止小于机组额定输出的40%工作，如果2机组均于半负荷状态下工作，在这种情况下，需要先将其中1台停止，使其与2台处于满负荷条件。需要密切关注机组的温度状况，发电机各个组成原件的温度太大，则会对其发电效率产生非常大的影响。

二、提高小水电站发电效率的有效策略

（一）努力对水轮机组进行优化

第一，关于定子方面，将定子的各个旧部件拆除，例如线棒、铁芯冲片、拉伸螺杆等，在此基础上，还需要将机座清理干净。第二，根据相关的操作流程挂装定位筋、铁芯叠片。铁芯叠片环节需要实施分段预压、整体热压，结束这一个环节以后，根据有关技术标准对每一个参数进行检验。例如，根据来对检验铁损状况，检验其是否满足要求；安装端箍，这一个环节主要是根据《定子工地下线工艺守则》来对上下层线棒进行布设，槽电位处理，打槽楔。第三，测试水轮机性能，对其中的各个相关参数进行试验，包括效率、短路、空载等等。第四，做好转子绝缘处理工作，将其磁极都拔除，然后需要认真清洗它的表面，在此基础上，还需要封堵其缝隙；清洗其磁轭通风沟，通过这种方法实现除尘；更换其磁极键相关组件；优化发电机通风；将原机风扇及其挡风板拆除，然后适当降低风路结构简化；在转子磁极上下端利用原机把合风扇的螺杆，把合一圈高强度玻璃钢旋转风斗，通过这种方式来提高定转子气隙压头，使定子有效段风量增加；对其线圈根部进行封堵，通过这种方式来增加上下齿压板的散热效果。

（二）对小发电站运行过程进行优化

小水电站应当在充分符合水库安全度汛、防汛抗洪的基础上，完全按照整个电力系统容量平衡与调度要求，充分考虑有效利用的命令，始终遵循耗水量最小化、发电量最大化、的指导思想。具体来说，对运行过程的短期优化需要以长期的计划为参考借鉴，应当尽可能的利用好水库的调节作用，使电力系统的调峰作用提高。对于小发电站运行的站内优化，应当根据水轮机组间最佳负荷分配的策略，应当充分兼顾机组效率曲线，主要通过动态规划法或者等微增率法等技术手段，来开展最佳负荷分配工作。而对于小发电站運行的站外优化，需要按照电网电压考核相关规定，在大雨情、高水头条件下尽可能使其保持在高功率角状态下，多发有功、少发无功。

（三）对小电站运行效率进行监测

现阶段，我国有大量的小水电，但是它们的现状不容乐观，其中设备陈旧、效率相对较低、技术严重不足的所在比例非常高，因此，需要先监测这些小型水电站的效率，对其实施深入的挖潜改造，这属于提升其效率的一个比较可行的方法。具体来说，通过计算机测控方法来监测水轮发电机组效率的动态变化状况，为优化其运行提供参考依据，能够在很大程度上降低运行故障、缩减成本、提高效率。相关专家在充分借鉴前人理论和实践的前提下，提出了优化的水轮发电机组系统--新型嵌入式DSP的应用系统，主要是引入相对先进的元器件来开展设计，开发软件过程中坚持软件工程原理，科学的开展模块划分，充分凸显人机界面的交互性，尤其是强调了系统的可维护性。该系统具有相对较高的模块化程度，满足现阶段业界倡导的“封装”思想，使其稳定性明显提升，同时为维护系统提供了便利条件，其在各种水利发电厂的优化升级中非常适用。另一方面，系统设计还尽可能的兼顾到实时性这一个显示特征，引入科学合理的软件设计技术，充分保证了能够动态的采集信息、传输、控制信息。其在实践中取得非常不错的运行效果，稳定性良好。除此之外，软件的用户控件方式设计，从设置方面为各种类型的水力发电厂的引入创造了良好的条件，为其实践推广以及软件优化提供有力条件。

三、结束语

综上所述，提高小水电站发电效率，一方面对其经济运行具有非常重要的作用，另一方面还能够解决农业生产的灌溉问题。为提高小水电站效率，应当努力对水轮机组进行优化，对小发电站运行过程进行优化，对小电站运行效率进行监测。今后，伴随科技的不断发展以及政府对水电事业关注程度以及投入的不断提高，相信小水电站发电效率肯定会不断提高。

参考文献

[1]郭仁雄.小水电站经营收益与可持续发展探讨[J].现代农业科技，2013，6.

[2]韩勇.浅谈应用新技术提高小水电站设备改造水平[J].科技创新与应用，2013，30.