影響水力發電站能耗的因素分析及降耗措施

潘冠理

【摘 要】本文就影響水力發電站能耗的因素及降耗措施進行了分析，詳細分析了影響水電站能耗、發電耗水率、水電站損電量等因素，提出并介紹了節能降耗的技術處理措施和有關此方面的運行管理措施，可供參考借鑒。

【關鍵詞】水力發電站；影響；措施；分析

【中圖分類號】[TM622]【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0407-02

隨著社會的迅速發展，節能降耗已逐漸成為發展的主題。近年來，我國推出了一系列有關節能降耗的政策措施，將節能降耗工作作為重點發展的方向。水力發電站作為以水能為動力發電的設施，在其產生電能的過程中會有不同程度的能量損耗。在我國大力推動節能降耗的背景下，降低發電耗水率和站損電量，從而達到節能降耗的目標，是如今水力發電站的核心工作之一。

1 影響水力發電站能耗的因素分析

影響水力發電站的能耗，既有客觀因素，也有主觀因素，而主觀因素又與運行管理和運行技術密切相關。

1.1 影響發電耗水率的因素

（1）水頭。水力發電站依靠水頭和流量發電。水頭越高，水輪發電機組在能量轉換的過程中效率就越高。

（2）機組負荷率。水輪發電機組在發電運行過程中，水能需要克服固有的機械阻力和流動阻力，并存在著水量損失。

（3）機組空載流量。這是機組負荷為零的一種情況，水能全部用于維持水輪發電機組的運轉，卻沒有任何電量上網，因而不能創造經濟收益。

（4）水庫棄水。在防汛期間，當庫水位超過汛限水位時，按照三防指揮部和水庫調度規程的要求需要水庫開閘棄水。

1.2 影響站損電量的因素

（1）站用電動機。電動機作為水力發電站輔助機械設備的動力部分，這些設備的容量、效率、運行方式等對用電量有較大的影響。

（2）照明。水力發電站中普遍安裝有數量眾多的、光源充足的照明設施，特別是早期建設的水力發電站中，選用大多是功率強大的照明設備。

（3）電熱。水力發電站中的電熱，主要用于設備驅潮和保溫。由于電熱大多采用常規的電阻絲或者鎢燈，功率大、熱量利用效率低，電熱設備的投入和退出除少數設備有嚴格的規定外，大多數憑值班人員的主觀判斷，隨意性較大。

（4）變壓器輕載運行。主變壓器與發電機組的容量是配套的，當機組負荷率長期偏低時，主變壓器亦處于輕載運行狀態，由于此時鐵損是定值，所以相對而言效率就下降了。

（5）電壓及功率因數過低。水力發電站雖遠離大中城市，但亦有相當多的近區負荷。這些周邊地區的用電負荷大、且極少配置無功補償裝置，完全依賴電站提供無功功率，造成線路損耗增大。

（6）運行機組發熱。發電機運行中，由于有電流和磁場的存在，會產生鐵損和銅損。這種損耗以熱的形式傳給繞組和鐵芯，如果不能及時有效地將熱量散發出去，最常見的后果就是使繞組溫度升高、電阻增大，導致發電機的內部損耗增加、效率降低。

1.3 影響電能計量的因素

首先，發電站在生產運行過程中，由于設備故障或運行方式發生變化，經常出現關口電能計量不正確、造成站損電量偏大情況，使企業蒙受損失。

其次，由于電量管理機沒有相應的硬件和軟件設置，當電站主接線在某些特殊運行方式下，就無法正確識別、判斷和歸類線路的電量，例如旁路母線帶線路運行時，必須由人工計時、計算，增大了誤差值。

第三，遠程自動抄表系統運行過程中穩定性較差，存在著故障率較高的問題。

2 實施技術改造，促進節能降耗

對現有發供電設備進行完善和技術改造，積極推廣應用新技術、新工藝，可以充分挖掘設備潛能和提高運行可靠性，達到節能降耗的目的。

2.1 計算機監控系統開發與應用

在水力發電站中推廣應用計算機監控系統，或對早期應用的計算機監控系統進行升級改造，并對相關的配套設備如調速裝置、勵磁調節器等進行技術改造，提高機組自動化程度和可靠性，可以減少值班人員的操作項目、縮短開停機作時間。

2.2 發電機通風冷卻系統技術改造

水力發電站在運行過程中，通風冷卻系統由于當初的技術設計缺陷、設備老化、冷卻水水質較差等問題，導致發電機通風散熱效果會逐步變差，進而影響到發電機的帶負荷能力。一般情況下，發電機運行溫度升高，經過調整冷卻水流量和水壓，并適時清掃、疏通，可以恢復發電機的散熱效果，但如果是設備設計制造問題，就需要采取技術措施予以改造。采用優化設計的空氣冷卻器是最常見的技術措施之一。

2.3 照明系統技術改造

對照明系統進行技術改造及節能管理，可以從以下幾方面著手：

（1）使用高效節能的照明燈具、器具。比如LED燈具的應用。

（2）采用按用途、場地分類控制的線路。

（3）采用便于開關及調光的控制開關和電器。

（4）根據時間、場地、用途選擇合適的照度及控制方式。

（5）充分利用天然光及引入節電照明控制系統。

2.4 站用動力設備技術改造

站用輔助生產設備中，電動機占的容量比重最大，對該類設備的節能更為重要。早期應用的電動機，由于材料、設計及工藝的局限性，運行中的能耗相對較大。隨著時代的進步，許多具有節能性能的電力設備相繼問世，如今在各單位廣泛應用的高效率電動機、變頻電動機、或采用變頻控制技術的調速系統，不僅節能效果良好（降低了電力設備的鐵損、銅損），而且運行可靠性也大大提高。所以，水力發電站積極推廣應用新型電力設備，淘汰舊型電機，是節能降耗的有效途徑。

2.5 加強設備檢修維護，確保電能計量正確

發電站電能計量是否正確，既與電能計量裝置本身的工作狀態有關，也在很大程度上受其他設備的影響，因此，加強對運行設備的維護管理，減少設備故障率非常必要。

（1）由于大多數高壓隔離開關安裝在室外，其二次輔助接點極易生銹和腐蝕，導致轉換不靈活、卡澀、接觸不良。所以，要重點維護高壓隔離開關二次輔助接點，保證其轉換靈活、接觸可靠。

（2）定期檢測PT、CT二次回路壓降和回路電阻，將所測量數據與相同條件下的歷史數據作比較。對二次回路連接導線、PT二次回路開關、熔絲及接線端子應進行經常性的檢查維護，防止因絕緣破損、接頭松動、銹蝕或腐蝕、接觸不良等原因造成電能表計量誤差。

（3）對電能計量裝置進行經常性的在線檢查維護，對其工作電源、時鐘、溫度、走字、報表打印等要認真檢查分析，如果某一方面有異?，F象，應立即予以消除。

3 加強運行管理，開展節能降耗工作

加強節能教育，提高整體節能思想意識，不斷總結運行經驗，結合本站實際完善經濟運行的管理模式和制度，持續開展節能降耗工作。

3.1 優化樞紐調度，控制運行水位

大型水利樞紐都具有綜合利用功能，其庫水位控制曲線的制定需考慮各個方面的平衡。天堂山水庫的發電用水計劃，需要考慮如下因素：

（1）當前庫水位及預測來水情況。

（2）電網調頻、調峰的需要。

（3）保證水庫下游沿線生活用水的需求。

（4）保證下游農田灌溉和汛期防洪的需要。

（5）保證本單位干部職工基本福利和運行維護成本的需要。

（6）機組運行中的振動、擺度、汽蝕等有損設備健康的影響。

綜合考慮上述各方面的需求后，確定電站以均衡發電、適量參與電網調峰、控制庫水位下降速度為原則。在枯水期間，盡可能采用單機運行的方式，盡量保持水庫較高水位，提高水頭利用效率，以最小的耗水率發出更多的電能。

3.2 水輪發電機組的經濟運行

在給定負荷曲線的條件下，要實現水輪發電機組的經濟運行，運行值班人員應保持高度的責任心，做好以下幾方面的工作：

（1）根據負荷曲線，合理確定機組運行臺數，及時開停機，盡量提高機組負荷率、減少耗水率。

（2）根據各臺機組的運行特性，優化運行機組組合方式，按等微增率原則并考慮機組的振動區和補氣區，合理分配各機組的負荷并及時調整。

（3）做好操作前的準備工作，縮短機組并網操作時間、減少機組空載運轉時間，降低機組空載耗水量。

（4）維持發電機電壓及母線電壓在額定范圍運行，提高功率因數，降低網絡損耗。

（5）關注主變壓器的經濟運行，控制其負荷大小及潮流方向，必要時請相關調度部門協助予以調整，以保證其安全運行和經濟運行。

3.3 站用設備的經濟運行

隨著季節的變化和機組運行情況的改變，站用設備的運行方式應及時作出相應的變更。

（1）主變壓器退出運行時，其冷卻風機應及時停運。

（2）冬季環境溫度低，機組及主變壓器的負荷較低，應合理確定主變冷卻風機的運行臺數，減少不必要的風機運行。

（3）在滿足空氣調節的前提下，通風機斷續運行；合理設定空調設備的溫度控制值，減少空調頻繁啟動及長期運轉。

（4）加強照明和電熱的控制，及時投切站房內外照明；根據溫度和氣候的變化，合理投入或停用電熱裝置。

（5）嚴格監督機組檢修用電和其他用電，減少浪費。

4 加強電能計量管理

提高電能計量管理水平，應以確保設備安全穩定運行和電能計量的準確、可靠為前提，在關口電能計量裝置的選型、安裝、驗收、運行維護等方面實行全過程管理，確保企業利益不受損失。

4.1 加強組織管理、建立專業協作機制

（1）日常統計時發現母線電量嚴重不平衡，或站損電量變化較大時，應向專業技術人員通報，請專業技術人員協助調查分析。

（2）設備運行方式發生改變，諸如設備停（送）電操作、母線倒換操作、旁路開關代線路開關運行等，應記錄關口電能表底碼，并向電量統計人員通報，提示電量統計人員重點注意。

（3）設備發生故障后，運行值班人員應向有關專業技術人員和電量統計人員通報。

（4）設備更新改造及新增設備投入運行后，應向電量統計人員通報。

（5）電量統計人員應主動向運行專業技術人員了解有關高壓出線的運行情況，特別是設備停送電和負荷潮流情況。

4.2 加強計量技術監督

（1）為保證電能計量值在任何情況下或規定時間內不丟失，并且達到準確一致，應在發電站發電機出口、變壓器各側出口、線路出口等各主要環節安裝符合規定要求的電能表，以便相互比較、相互映證。

（2）加強計量基礎建設，完善計量檢測手段。企業應不斷對檢測設備進行補充、更新和維護，不斷提高檢測能力和工作效率。

（3）規范計量檢測業務，加大考核力度。企業要依據《計量法》、《計量標準考核規范》、《電能計量裝置技術管理規程》以及主管部門頒布的有關電能計量技術規定、條例，制定本單位的工作標準、操作規程，落實崗位責任制，完善電能計量管理工作，建立臺帳，保證量值傳遞的準確可靠性和電能計量裝置的定期檢驗，做好計量裝置現場校驗和電能表周期輪換工作。

5 結束語

綜上可知，水力發電站中的能量損耗主要體現在發電耗水率和站損電量兩個方面，它們是水力發電站的重要經濟技術指標。為了達到節能降耗的目標，我們就要做好節能降耗的工作，不斷推進技術的進步，加強水力發電站的運行管理，及時分析解決電能計量中出現的各種問題，從而最終促進水力發電站社會和經濟的效益不斷提升。

參考文獻

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