小水電運行控制及效益分析

施達棟

摘 要： 隨著我國工業(yè)化的發(fā)展，水電工程建設也逐漸提上日程。水電站不僅能夠調度水電資源，從而優(yōu)化社會公共資源合理配置;同時，能夠根據水電利用的區(qū)域規(guī)劃，搭建起區(qū)域發(fā)展的生存狀態(tài)。以農村建設為例，不僅因為農村水電資源較為欠缺，也因其自身規(guī)模和區(qū)域規(guī)劃限制，需要設計合理的水電站工程，減少能源損耗。本文以小水電站為例，對其運行控制的過程進行分析研究，并對其產生的效益探測。

關鍵詞： 小水電;運行控制;效益分析

【中圖分類號】TU74 ? ? 【文獻標識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）13-0167-01

0 引言

小水電站是結合了水電站的運行特點，進行集約化創(chuàng)造的。這種小水電最大的優(yōu)勢在于能夠減少運行能源的損耗，在使用過程較為便利，內部灌溉和發(fā)電系統(tǒng)不會產生大量負荷，也不會造成太大的噪音和能源污染。但是也存在一定的缺點，那就是由于系統(tǒng)構造較為簡單，沒有交叉雙向的調水系統(tǒng)和調控裝置，從而一旦供水渠道斷水，就無法保證水電站運行。但是在農村，并沒有規(guī)模較大的房屋區(qū)域，近年來城市化的發(fā)展，也轉變了原有的農村單一水電利用結構，例如地下沼氣、廢棄儲藏室以及井水等，都能作為小水電站取水和發(fā)電的有效通道。但是在利用過程，因為相關資源存在取水點不夠密集、農村水電傳導系統(tǒng)受到阻礙等情況，利用率較低。

1 農村小水電站運行控制的現(xiàn)狀

1.1 系統(tǒng)功能不夠完善

一般來說，農村需要設置定量的小水電系統(tǒng)，而在具體規(guī)劃中，經過前期摸排和調研以后，對具體建設的小水電水位特征、峰值等需要借助匹配的測算儀器進行精確，隨之確定農村水電站的建設規(guī)模，包括運行方式、內部構造等[1]。但是大多數(shù)農村在建設小水電時，并沒有按照一系列流程進行設計。很多水電站建設在水庫和廠房中間，利用攔壩和溝渠的優(yōu)勢，挖掘出相應的水文高差，多選取在四面開闊的地方。但是附近的許多農田也需要引水灌溉，而在疏通水渠的過程中，并沒有單獨對水田的引水量作出規(guī)劃，很多水電站系統(tǒng)在進行傳輸時，直接躍過水田運輸線，造成水田源頭的泉水或者水庫枯竭。以增城市的正果水電站為例，其位于梯級開發(fā)的第一級，處于相對高度較大的引水上游，集雨面積達到2200km以上，能夠對周圍500平方千米的果園、農作物以及水溝進行灌溉。但是這種水電站是徑流式的系統(tǒng)，因此引水渠直接溝通水壩，儲蓄水源以后導入水池，然后接通水電站，形成源源不斷的供水道水系統(tǒng)。從而繞過了大部分平原和自留地，雖然經過后續(xù)的供給和灌溉，能夠不斷調節(jié)水位，緩解缺水的境況。但是實際上，由于農業(yè)用水用電是不固定的，尤其是大量的農作物會隨著季節(jié)性變化而不斷變化，所以對水電站的流速和灌溉面積有著限制。

近年來，農村的部分小水電站開始有意識改造機組系統(tǒng)，例如：對于來水流量的控制有著明確的界定，當來水流量小于40m/s，使用一臺機組運行小水電站。而當來水量大于40m/s時，則運行多臺機組。為了滿足這一條件，小水電站建立了小型水泵觀測臺，運行后臺控制系統(tǒng)，通過限位的方式，再40m這個數(shù)值處設立調節(jié)裝置，當調節(jié)裝置啟動，機組就會轉換。大部分的小水電機組都是渦形的，經過機組的轉換變成水輪式，能夠減少出水的負荷。當然，除此以外，對于其它幾個水位也有明顯控制，同時配備了足量的機組，通過這種方式控制洪水和電閘裝置，尤其是處理水壩和庫門，根據水位高低調節(jié)其開閘傾斜度。

1.2 性價比存在問題，人員素質與運行管理缺乏經驗

大部分農村的小水電站在運行過程，缺乏專人調度。往往處理水電站的技術人員更為熟悉大水電站的操作結構。小水電雖然荷載較小，內部組成較少，卻需要定期維護和保養(yǎng)。同時運行過程很多人員片面的進行水位調節(jié)，沒有預期規(guī)劃的水平，當控制系統(tǒng)以后才發(fā)現(xiàn)問題，且小水電站很難改變原有的流向，就會造成水源浪費。需要注意幾個問題，其一是當上游來水流量過大，超過了250m/s，盡管三臺機組全部投入了運行，依然有可能下流溢出的許多水源，在機組運行狀態(tài)流失。應該在這個時候開啟局部的閘門，從而有效的控制流量能夠緩慢進入其它儲存地，下泄流入水庫。當電流和流水的運行水頭較低時，需要保證三臺機組能夠正常運轉，同時需要做好維護工作。主要監(jiān)測以下幾個要點：首先需要將前池欄污柵的垃圾及時清理并且保證無堵塞和淤積，因為垃圾淤積會造成水頭無法處理流量下泄，流水就會出現(xiàn)流向偏移的情況，或者四處放射，從而造成流失損失，間接造成經濟損耗。其次則是應該做好溢流水壩門閘的開發(fā)工作，對閘門的調節(jié)性進行反復檢驗，能夠控制上流水位。如果閘門無法開閘，或者因為閘門與流速存在不穩(wěn)定性，就會無法切斷洪流，造成不必要的洪災和水患。

2 小水電的效益分析

小水電工程的建設與實施，推動了農村產業(yè)結構的調整，實現(xiàn)了農民增產增收，對地區(qū)新農村建設具有重大的現(xiàn)實意義;另外，優(yōu)質的水電資源帶動了鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)經濟的進一步發(fā)展，實現(xiàn)了產品的提檔、產業(yè)的升級，產生了巨大的經濟效益;在項目的實施促進工業(yè)、農業(yè)發(fā)展的同時，第三產業(yè)也得到了很大的發(fā)展。廉價的小水電能源為地區(qū)經濟發(fā)展注入了新的活力，間接提高了區(qū)域農民收入，從而使農民有能力發(fā)展其他產業(yè)，形成有效的良性循環(huán)，相互促進，使得人均GDP飛速增長。

人均GDP是衡量一個地區(qū)經濟發(fā)展程度的核心指標，本節(jié)通過計算建設小水電項目后人均GDP的增量來直接反應其產生的經濟效益。計算方法如下：首先利用小水電建設之前的年份統(tǒng)計的人均GDP數(shù)據進行回歸分析，計算出不實施小水電項目的地方經濟增長規(guī)律，從而預測出近期無小水電建設情況下的人均GDP[2]。然后與實際統(tǒng)計的發(fā)展小水電后的地區(qū)人均GDP數(shù)值進行對比，進而得出其所產生的經濟效益。計算公式如下：Z（T）=X（T）一Y（T）其中，T為時間序號（年）;X（T）為第T年實際統(tǒng)計的小水電項目建設后的地區(qū)人均GDP數(shù)值（元）;Y（T）為第T年無小水電項目建設情況下的人均GDP數(shù)值（元）;Z（T）為第T年小水電項目實施后所產生的經濟效益（元）。

3 結語

綜上所述，小水電對于調節(jié)農村用水電量、改善農村生活有積極意義。同時在農村經濟建設過程中能夠發(fā)掘農村本土經濟優(yōu)勢，促進水利建設的新成果。研究和分析小水電的具體運行控制結構，能夠為農村發(fā)展指引方向。本文提出相關探索，望予以重視。

參考文獻

[1] 張航.含小水電的配電網過電壓治理方案研究[D].陜西理工大學，2019.

[2] 喬峰，吉小鵬，李慶生，許健，劉千杰，農靜.接入主動配電網的小水電與冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)協(xié)同控制[J].南方電網技術，2016，10（12）：61-67.