水電站節(jié)能降耗的探討

鄧志紅

（廣東梅州市灣水塘梅雁水電股份有限公司，廣東 梅州 514000）

一、降低單位電量的水耗率

根據(jù)水輪發(fā)電機組出力的公式：

N=9.81QHη

或 W=0.0027QHηh

式中N是出力，Q是流量，H是水頭。

從公式中可以看出，要使同樣多的水量發(fā)盡量多的電，就要降低單位電量的水耗率，即要在運行過程中盡量提高機組的水頭（即公式中的水頭H=H上-H下，即上游水位減去下游水位）,以提高電站的發(fā)電量。

1.提高運行水頭

枯水期（上游來水量≤機組滿負荷流量）由于上游來水量比較小，這樣水位壅高很小，因此主要考慮提高上游的蓄水位。在運行時，主要調節(jié)機組出力，使機組出庫流量與入庫流量基本持平，不讓水位削落過大，使上游水位保持在最高水位運行。

豐水期（上游來水量＞機組滿負荷流量）當入庫流量大于機組發(fā)電滿負荷流量需開閘泄洪時，主要考慮降低下游機組尾水水位，盡量操作遠離廠房的泄水閘門，可以避免泄洪棄水的水流與發(fā)電水流在同一水道匯合，以減少對尾水的頂托，降低下游水位。

2.減少水頭損失和流量損失

豐水期時，由于水流量大，流速較快，其挾帶雜物也較多，電站機組全開時，在發(fā)電機前池進水口常發(fā)生堵塞現(xiàn)象，對機組進水流量及水頭都造成極大的損失，有時甚至使機組無法帶滿負荷，影響機組出力。另外，因為進水口堵塞嚴重造成的水力不平衡還會引起機組劇烈振動，對機組的安全運行產(chǎn)生嚴重威脅。因此，在機組運行時應該采取措施減少損失，提高發(fā)電效益。

泄水閘門在豐水期啟閉頻繁，枯水期時往往要全部關閉，保證發(fā)電水量。而閘門全關閉時常有雜物在閘門底部卡阻造成閘門漏水，或者由于閘門兩邊的受力輪受到雜物卡阻而使閘門在動水中關不到指定位置而造成漏水，這就要求電站運行人員及時發(fā)現(xiàn)漏水，及時檢修。同時,檢查閘門止水橡膠有無損壞，如有損壞則應盡快修好，以減少水量的損失。

3.提高水輪發(fā)電機組的效率

由于水輪發(fā)電機組的效率可隨著機組運行工況或運行方式的改變而改變，根據(jù)公式N=9.81QHη或W=0.0027QHηh可知，在Q、H固定時，提高η值，則可以提高出力N，增加發(fā)電量。

根據(jù)機組制造廠家的《水輪機運行特性曲線》和《發(fā)電機效率曲線》可知，要在不同水頭和不同負荷下都能使機組在高效率區(qū)運行，就要求電站操作人員在實際運行操作中改變導葉和漿葉的協(xié)聯(lián)開度，使機組在高效率區(qū)及最優(yōu)工況下運行，提高機組發(fā)電量。

二、提高電能的輸送功率

根據(jù)《同步發(fā)電機的U形曲線》可知，改變發(fā)電機無功功率和功率因數(shù)cosθ，可以在輸出同樣的有功功率時，改變定子輸出電流的大小，當cosθ=1時，輸出電流最小。

根據(jù)公式P=I2R可知，電能在各個設備中的損耗均與電流的平方成正比。在運行中，盡量減少無功功率，提高功率因數(shù)cosθ，可以提高發(fā)電機效率，降低損耗。一方面可以降低定子和主變的溫度，為機組的安全運行提供保證；另一方面，可以降低電能在發(fā)、供、送過程中的各種損耗，提高輸送功率。

三、降低水電站非正常電量的損失

提高電站員工的技術水平以及電站的管理水平，加強梯級電站之間的溝通聯(lián)絡，建立水情數(shù)據(jù)庫，隨時掌握上游的來水量；同時，加強設備的維護消缺，提高設備的健康水平，保證機組各設備的完好率，避免在豐水期降負荷或停機棄水消缺現(xiàn)象的出現(xiàn)，保證電站的安全運行。

四、節(jié)約廠用電

廠用電量高、倒供電量大由多種原因造成，可以在以下幾方面加以注意：

1.提高機組利用率

電站所在流域全年來水量不均，開停機頻繁，機組利用小時數(shù)不高，停機時間長，發(fā)電量減少。例如：低水頭機組洪水期間由于尾水水位過高造成水頭不夠而不能發(fā)電，枯水期由于上游水量不足，開機時間過短造成倒供電量過多，這就要求在平時的運行過程中積累經(jīng)驗，掌握機組的運行特性，盡量減少停機時間，減少廠用電量，減少倒供電量。

2.減少設備缺陷，及時檢修維護

由于設備缺陷，往往會造成廠用電量過大。例如，主軸密封、伸縮節(jié)漏水，調速器、受油器竄油等問題；各氣體管路漏氣量過大造成機組限負荷或停機消缺；單位時間內抽油、抽水、打氣次數(shù)增多，造成用電量增大，引起廠用電率上升等等。

例如，單竹窩電站由于有2臺機組的主軸密封損壞，造成流道內的水通過主軸密封流入廠房的集水井，漏水量最多時達到80m3/h，而每臺滲漏排水泵（37kW）的排水量為210m3/h，即每天用于抽水所耗費的用電量為37×24×80/210=338.3kW?h。按照上網(wǎng)電價0.395元/kW?h（稅后）計算，每天抽水所需電費約為：338.3×0.395=133元。同時，由于漏水量過大而不得不用低壓氣去沖主軸密封橡膠，造成用氣量過大而使（22kW）低壓氣機頻繁起動，按每天6小時計算，其用電量為22×6=132kW?h。這樣，由于漏水量過大而造成的廠用電費約為每天（338.3+132）×0.395=185.77元。

針對上述設備缺陷問題，一定要從源頭上解決，將電站所有的缺陷進行徹底地整改消缺，同時還要加強對機組各個設備的保養(yǎng)和維護，既能消解機組各設備的缺陷問題，又節(jié)約了廠用電，還能延長設備的壽命，提高電站的效益。

3.適應環(huán)境，改變設備運行方式

設計的原因也可能導致廠用電量的增加，這就需要根據(jù)機組各設備的運行特性和功能，改變設備的運行方式，從而達到節(jié)約廠用電的目的。例如，發(fā)電機的冷卻風機的作用是冷卻發(fā)電機的定、轉子的溫度，正常運行情況下，夏天跟冬天的溫差有幾十度，而設計人員考慮的是機組在極端環(huán)境溫度所允許的最大溫升時所選用和配置的冷卻風機。然而，實際中，在冬天時，發(fā)電機定轉子同樣的溫升，不可能達到像夏天時的溫度，因此，即便減少冷卻風機的運行數(shù)量，發(fā)電機定轉子的溫度同樣可以符合要求，可以減少廠用電。

4.利用新技術和新設備

利用新技術和新設備達到節(jié)能降耗的效果。例如，為漏油泵、滲漏排水泵等頻繁啟動的電機加裝變頻器或換成節(jié)能電機等。

5.注意節(jié)約非生產(chǎn)用電

非生產(chǎn)用電不注意節(jié)約也會造成廠用電量的增加。主要是生活區(qū)的用電，要求各電站向員工發(fā)出倡議，開展“節(jié)能降耗從我做起”活動，樹立“節(jié)約用電，人人有責”的觀念，盡量使用節(jié)能燈，做到人離燈息，夏天空調溫度控制在26℃以上等。

五、節(jié)約潤滑油等原鋪材料

潤滑油在電站中起到冷卻潤滑等作用，使用中是循環(huán)利用的，但由于設備缺陷或者是操作不當，很容易造成潤滑油的“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。要求平時注意設備及管路的維護，降低潤滑油損耗。其他原輔材料和易損易耗件，做到能修則修，更換時盡量采用質量可靠、價錢合理的產(chǎn)品。

綜上所述，水電站的節(jié)能降耗就是充分調動電站廣大員工的積極性和主動性，充分利用水能，充分發(fā)揮機組優(yōu)越性，保證電站安全生產(chǎn)，節(jié)能降耗，提高發(fā)電量，提高電站效益。