臨沂市濱河景區(qū)提高水電站經濟效益的探討

馮幼艷

臨沂市園林局（濱河景區(qū)管委會辦公室）

臨沂市濱河景區(qū)提高水電站經濟效益的探討

馮幼艷

臨沂市園林局（濱河景區(qū)管委會辦公室）

在市場經濟條件下，小水電站的開發(fā)建設應特別注重經濟效益分析。針對在沂河、祊河城區(qū)段沿線梯級開發(fā)的三座水電站的具體情況，分析提高水電站經濟效益的途徑和具體措施。

小型水電站；經濟效益；方法及思路

前言

目前，我國小水電開發(fā)快速發(fā)展，取得了可喜的經濟和社會效益。在市場經濟條件下，小水電的開發(fā)利用應特別注重效益分析。盡量采用低壓機組可節(jié)約電站投資，采取梯級開發(fā)或跨河溪流引水，增加發(fā)電水量，充分利用水能資源，提高電站發(fā)電量，有利于提高電站經濟效益，縮短投資回收年限。

濱河景區(qū)現(xiàn)有三座水電站投入發(fā)電運行，其中，小埠東橡膠壩水電站建有兩座水電站，一座建成于1998年并投入發(fā)電運行，另一座屬于一級電站的擴建電站，于2009年投入發(fā)電運行，機組均采用軸流定漿立式機組；第三座水電站位于濱河景區(qū)柳杭橡膠壩左岸，機組采用貫流式臥軸機組。以上三座水電站據(jù)不同地理位置及壩前來水量，為最大限度利用河道水資源，設計成不同機組型式，機組投入運行以來每年均創(chuàng)造了良好經濟效益，投資成本已回收或正在回收?，F(xiàn)就三座電站運行管理中，如何提高經濟效益予以探討。

一、沂河概況

沂河又名沂水，全長500余公里，流域面積1.16萬平方公里。在臨沂以上主要為山丘區(qū)，水土流失嚴重。支流多由西側匯入，呈不對稱樹枝狀，屬山水性河道，水流急，洪峰高，暴漲暴落。臨沂以下，進入平原，河道寬淺，主要靠筑堤排洪。上游建設了田莊、跋山、岸堤、唐村、許家崖和昌里等大、中、小型水庫數(shù)百座，攔洪蓄水，防汛調度，水力發(fā)電，發(fā)展灌溉及水產養(yǎng)殖。分沂入沭水道從臨沂南沂河東岸彭道口起，往東至沭河西岸臨沭縣大官莊，長20.2公里，底寬200～210米，設計與校核泄洪流量各為4000與5000立方米/秒，經新沭河于江蘇省臨洪口入黃海；邳蒼分道洪則自沂河西岸江風口至中運河東岸江蘇省邳縣的灘上村，設計泄洪流量3000立方米/秒，經中運河、駱馬湖入新沂河下泄。通過初步治理，使兩岸66萬多公頃農田消減了水旱災害，部分地區(qū)建成商品糧基地。沂河充沛的水資源，水力發(fā)電事業(yè)正在興起。從上世紀末至2009年，臨沂在沂河、祊河城區(qū)段河道上建設了多處橡膠壩以及號稱北方最大的平原水閘的劉家道口水利樞紐，形成了集景觀、蓄水、防洪為一體的城區(qū)段水利工程，總庫容達1.62億m3。

二、提高水電站經濟效益方法及思路

2.1 汛期在滿足防汛要求的前提下，抬高橡膠壩壩高，提高壩前水位，利用高水位區(qū)發(fā)電。

2.2 合理選擇水電站運行方式，盡量使機組在高效區(qū)運行。

2.3 降低尾水渠底板高程，提高機組出力。

2.4 降低糙率系數(shù)，減少水能損失。

2.5 減輕汽蝕問題。

2.6 合理調整功率因數(shù)。

2.7 減少電氣損耗，提高供電效率。

三、解決問題的具體辦法

3.1 使機組在高水位下運行

據(jù)歷年水文資料（見下表），沂河在6-9月份進入汛期，降雨頻繁，上游來水量大，其間，配合橡膠壩管理單位做好洪水調度，執(zhí)行汛期控制運用方案，確保汛期安全的前提下，合理控制壩前水位，使機組在高水位大流量的高效區(qū)滿負荷運行，提高經濟效益。

小埠東橡膠壩上游平均來水情況表

3.2 合理選擇水電站機組運行方式，盡量使機組在高效區(qū)運行

擬通過技術手段，在水輪機進水管道上安裝超聲波流量計，以隨時監(jiān)測水輪機的流量即時值，然后與發(fā)電機的功率進行比較，得出發(fā)電機的效率流量比，通過調整水輪機的開度大小以使這個值達到最大，就是水輪機的最高運行效率點或區(qū)域。通過水輪機的自動調節(jié)系統(tǒng)使水輪機始終運行在高效區(qū)，從而能夠發(fā)最多的電。

3.3 降低尾水渠底板高程，提高機組出力

合理降低尾水渠底板高程，提高機組出力。小埠東電站老站三臺160KW機組，經過十年運行發(fā)電，發(fā)現(xiàn)一問題，即使在高效區(qū)機組很難達到滿負荷160KW發(fā)電運行，經現(xiàn)場調研分析，認為水電站尾水渠存在直角轉彎，導致尾水出口雍水位高（比設計尾水位高700～800mm），致使下泄流速變慢，機組運轉速度降低，影響機組出力。經對現(xiàn)場進行反復測量比對，發(fā)現(xiàn)水電站下游河道高程同橡膠壩工程同期設計，小埠東橡膠壩下游經過三年行洪沖刷逐漸形成新的穩(wěn)定狀態(tài)，電站尾水下游河床比照建壩前實測河床高程平均下切0.9m，通過對尾水渠砼底板高程降低1米的改造，既解決了尾水雍水的問題，仍保持尾水管出口處0.5m的淹沒水深，避免出現(xiàn)氣蝕工況，機組滿負荷率大大提高。電站的發(fā)電量同改造前相比提高了20%。

3.4 降低糙率系數(shù)，減少水能損失

小埠東電站新站引水渠全長150米，由于采用明渠引水，加之引水渠過長，為減少水能損失，我們采取了引水渠底板及兩側墻體用1：15水泥砂漿打底，用水泥漿抹面，提高光滑度，降低渠道糙率系數(shù)，減少水的動能損失，提高機組出力。

3.5 減輕機組汽蝕問題汽蝕是流經水輪機轉輪的水流局部壓力下降到臨界壓力（一般接近汽化壓力）時，水中氣核成長為汽泡，汽泡的聚積、流動、分裂、潰滅過程的總稱。汽蝕一旦產生，會破壞水輪機的過流部件，如導葉、轉輪、轉輪室等，使運行中的機組產生劇烈振動，噪音增大，機組效率降低，縮短了機組的檢修周期，增加了機組檢修的復雜性，對機組及水工建筑物都是致命危害。預防汽蝕產生，要根據(jù)機型特點及電站運行條件，合理擬定水電站運行方式，關鍵是避免機組長期在低水位、低出力區(qū)運行。另外，縮短檢修周期，采用以小修為主的檢修方法，在汽蝕初生期及時檢查、處理，避免出現(xiàn)汽蝕凹坑。

3.6 合理調整功率因數(shù)

合理調整功率因數(shù)。并網發(fā)電機的功率因數(shù)，電力部門要求是比較嚴格，規(guī)定功率因數(shù)必須為0.8為標準，低0.01獎當月上網電費的0.1%，高0.01罰當月上網電費的0.5%，即獎一罰五的規(guī)定。電力部門的規(guī)定雖然十分嚴格，但我們電站在不同季節(jié)，根據(jù)水量和負荷變化的特點，合理地調整發(fā)電機的功率因數(shù)，每年不但保證自供區(qū)無功負荷的需要，而且還受電網多發(fā)無功的獎勵。

對于徑流式沒有調節(jié)能力的小水電站，在雨季水量充足時，電站內多臺機組都能滿負荷運行，這時應把發(fā)電機的功率因數(shù)調到0.85～0.9左右，讓發(fā)電機多發(fā)有功，少發(fā)無功。《發(fā)電機運行規(guī)程》中規(guī)定：功率因數(shù)以0.8為宜，不得超過0.95，必要時方可在功率因數(shù)為1的情況下運行。說明功率因數(shù)調整稍高一點符合規(guī)程要求。另一方面，在滿足負荷運行時，功率因數(shù)不宜調得太低。這是因為，當發(fā)電機的功率因數(shù)從額定值到零的范圍內變動時，它的有功出力應根據(jù)轉子電流的允許值而適當降低，因功率因數(shù)愈低，定子電流的無功分量也愈大，轉子電流也愈大，這可能使轉子線圈溫度超過允許溫升，所以在滿負荷運行時必須把發(fā)電機的功率因數(shù)調高。

汛期水量充足時水電站提高功率因數(shù)運行，多發(fā)有功、少發(fā)無功，對于電網也是可行的。因在汛期機組開的多，電網的無功負荷也相對過剩，并不會因小水電站機組在汛期功率因數(shù)適當提高了，電網內的無功負荷就會減少很多。如一旦電網功率因數(shù)太低，可以臨時投入電容器裝置，進行無功補償。

并網運行的水電站，由于在枯水期來水量減小，機組都不能滿負荷運行，這時可以把發(fā)電機功率因數(shù)調低到0.7～0.75左右。在有功不變的情況下，盡量多發(fā)無功。

3.7 減少電氣損耗

三座電站擬增設無功補償屏，減少發(fā)電機的無功功率，降低發(fā)電機的電氣損耗。發(fā)電機的無功功率通過無功補償屏發(fā)送，這樣發(fā)電機可以提高功率因數(shù)運行，減小無功分量的電流，減少了鐵損及銅損量。

[1]陳益斌.淺析水力發(fā)電工程建設項目方案的經濟評價.陜西水利，2011年04期

[2]胡昌榮，余梓江.水輪機汽蝕及其處理措施重慶工貿職業(yè)技術學院學報，2012年01期

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