小水电站运行管理中节能降耗策略研究

万雅男

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 伊宁 835000）

节能减排是我国新世纪以来为解决能源环境问题采取的最主要措施，十八大以来更是将建设生态文明、保护生态环境作为重要国策。党中央向全社会提出打响“生态保护战”是所有社会成员的责任。建设中小水电站的目的就是为了有效利用清洁能源，保障中小城市及农村人群进行基本的生产生活电力供应。但目前不少小水电站存在设计不合理、装机容量过大、设备利用率低、后期运行管理技术落后而导致的资源浪费，不能产生应有的经济效益。因此，水电站需要以现行的节能管理标准为依托，对发电运行管理标准进行合理调整，使水电站运行管理过程中的能源损耗问题得到有效控制，促使水电站行业实现良性发展。

1 水电站运行管理过程中的损耗

1.1 水资源

水电站在运行时，发电机组的工作效率和净水头的稳定性会给水资源损耗造成严重影响，因此，水电站运行时，需要以水电站实际情况为依托，确保水流量均衡，防止因水位落差较大而造成水头变化的情况发生，使水资源的损耗得到有效控制[1]。水电站在发电时，一旦机械设备出现问题，就会使发电效率受到严重影响。因此，水电站的机械设备要进行定期维修和保养，确保设备能够正常运转，不断优化机组工作效率，减少水资源消耗、扩大效益。

1.2 电能

在水电站运行管理过程中主要的能耗包括发电过程中的水耗、生产系统及设备的电耗、机械设备运行损耗及油耗。机械设备负荷造成的能源损耗有冷却泵、滑油泵、楼水泵和压油泵等，机械设备长时间低负荷运行，会给水电站的正常运行造成严重影响，还会造成电能的浪费。电能损耗的主要诱因是机械设备的运行模式，因此一定要对机械设备进行及时检修和保养，保障机械设备的正常运行。

2 水电站运行管理节能案例分析

2.1 案例简述

本文选取的实际案例位于新疆伊犁特克斯河山口，该水电站的水库容量超过1.3 亿m3，调节库容量达到0.7 亿m3以上，坝后安设了地面厂房，厂房内电站装机容量达3×47 MW，预计年发电量可达5.72 亿kw·h。同时，该水电站内三台机组均包含在伊河电网（伊河电网隶属于新疆电网），其工作职责主要是完成电网基准负荷工作。

项目试验机组各参数如下：机组型号为SF47-54/10 400、额定容量可达55.294 MVA、额定电压值、电流值、功率因素大小分别为10.5 kV、3 040 A 以及0.85。

2.2 进相运行静稳试验

研究者分别将一号发电机设定在47 MW、34.5 MW、23.5 MW 以及2.5 MW 工况环境下进行测试，得出如下结果：当发电机有功负荷值达到47 MW时，进相无功大小为-18.87Mvar，角度维持在51.42°，此时发电机机端电压值将由10.37 kV 调整到9.79 kV，而电流值却逐步变大，由2 645 A 增加至3 030 A。

分析整个实验过程可以发现，若是发电机的有功负荷值为47 KW，那么其进相运行深度受220 kV 母线电压与定子电流影响。同样，当处于另外三种工况下，其进相运行深度也会受到母线电压的影响。79 kV电压环境下，电流将由2 645 A 调整到3 030 A，母线电压值大小也将由240.8 KV 调整到234 KV。此外，通过分析还发现，若是发电机有功负荷达到47 MW，其进相深度同样受母线电压、定子电流的影响。

2.3 进相运行温升试验

通过开展静稳试验发现，若是保持进相深度值大小不变，测试在不同有功负荷环境下设备的进相无功大小，可以得到如下结果：所有试验均持续约2 h，在整个实验过程中有功、无功均产生了变化，但整体上还能够控制在标准范围内。

将发电机控制在不同工况下进行测试，平均20 min获取一次温度数据信息，若是每次获取的数据差距均控制在1℃以内，则说明发电机温升正常，详细记录数据值，结束整个测试。注意该测试应分别置于47 MW、34.5 MW、23.5 MW 以及2.5 MW 环境下开展。

3 水电站运行管理节能降耗方法

3.1 机组运行方式的优化方法

可以通过增加发电量有效降低用电率，若厂用电量维持稳定，发电量增加，用电率便会降低。有效利用水能，将发电机组的运行时间在适当范围内调至最大化，这样可以从根本上降低水电站的用电率[2]。

水轮机发电机组的出力公式为：

式中：Q——流量，m3/s；

H——运行水头，m；

η——机组运行效率，一般取值0.70～0.90。

3.1.1 提高运行水头

水电站进入枯水期后，来水量不足，发电机组运行时在适当范围内调整其出力，降低出库流量与入库流量的差距，避免上游水位迅速下降，确保上游水位可以保持在高水位，保证水电站正常运行。

3.1.2 提高机组效率

机组运行时，每一种水头下均需配备专门的工作人员调整导叶开度，以此来优化机组的运行状态，使机组发电量得到提升。

3.1.3 延长发电时间

在负荷一致的情况下，发电时间的长短决定了发电量的大小，二者呈正比关系，电站运行时需要重视设备的有效管理，让水电站运行在水能这一必要条件具备的情况下，避免因受到其他因素阻碍而无法运行。

3.1.4 提高输出功率

设备运行产生的电能损耗与设备的电流有关，前者与后者的平方成正比。当有功功率输出值保持不变，要避免发无功，这样不仅可以降低运行风险，还可以用最低的能耗产生最多的发电量。

3.1.5 完善主变压器运行方式

在适当范围内让主变倒挂台数和时间尽量减少，机组在正式使用前，主变压器无需运行。

3.2 降低厂用设备能耗的有效措施

一是做好设备巡检工作，一旦发现设备缺陷及时处理。辅机设备运行产生的电消耗在厂用电中占主要部分，如进水蝶阀的油泵、渗漏排水泵、变冷却主风扇、调速器油压装置的压力油泵、变冷却主风扇、检修排水泵等。设备缺陷会增加厂用电消耗，如蝶阀伸缩节或者主轴密封发生漏水，会触动渗漏排水泵的多次启动；尾水闸门漏水，会引发检查泵的多次启动；如果漏水量和漏气量较大时，会影响机组的安全顺利运行，通过加强巡视，及时发现管路漏水、漏气、漏油等现象并及时处理，杜绝此类现象对机组运行产生的不利影响[3]。因此，水电站要安排专门的工作人员巡视和检查设备，对设备可能会出现的安全隐患及时予以解决，避免更大问题的产生影响机组运行。

二是根据机组所处环境调整设备运行方式。由于每个水电站所处地区的环境有所不同，运行时需要综合考虑环境因素和设备特点，选取适合的设备运行方式，降低厂用电消耗。如某水电站配备5 台中空楼空调外机，制冷状态时每台空调外机的功率为23.79 kW，制热功率为20.13 kW，功率为11 kw 的离心风机15 台，这些设备全部启动的情况下会消耗大量的厂用电。水电站工作人员可以根据运行需求以及所处地区的气候、厂房内的环境温度和湿度，适当调整设备启动。

三是重视技术创新和发展。新技术和设备的使用可以降低厂用电消耗。如厂房内的照明设备可以逐渐更换为更加节能的LED 光源，根据使用需求采用合适的照明方式，无需长时间照明的区域可以选择声控照明，白天无特殊情况尽量避免使用照明设备，厂房内的电源分区控制，可以自由选择照明区域。

3.3 认真执行交接班和设备巡查规定

电力生产运行时，需要每一个环节和工序的紧密配合，所以不同工序和值班时间的工作人员要做好交接，任何交接失误都有可能引发重大事故；在交接前，要认真检查设备，将负责期间的所有重点工作内容记录在案，交接班时双方核实无误后签字确认。

值班人员在巡查过程中要认真负责，发挥专业技能，确保机组设备正常运行，发现隐患立即汇报，及时采取有效的处理措施。

4 结语

有效解决水电站在运行时的能源损耗问题，将会使水电站的运行效益得到显著提高。本文对水电站的运行情况进行了详细分析，提出了水电站运行过程中解决能源损耗的有效策略。实践证明，采取有效的节能减排措施，合理控制水电站的能源损耗，可以使水电站的经济效益得到不断提高，具有深远意义。