影響水力發(fā)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(fā)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(fā)電耗水率、水電站損電量等因素，提出并介紹了節(jié)能降耗的技術(shù)處理措施和有關(guān)此方面的運行管理措施，可供參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】水力發(fā)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(fā)展，節(jié)能降耗已逐漸成為發(fā)展的主題。近年來，我國推出了一系列有關(guān)節(jié)能降耗的政策措施，將節(jié)能降耗工作作為重點發(fā)展的方向。水力發(fā)電站作為以水能為動力發(fā)電的設(shè)施，在其產(chǎn)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(jié)能降耗的背景下，降低發(fā)電耗水率和站損電量，從而達到節(jié)能降耗的目標，是如今水力發(fā)電站的核心工作之一。

1 影響水力發(fā)電站能耗的因素分析

影響水力發(fā)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(shù)密切相關(guān)。

1.1 影響發(fā)電耗水率的因素

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

（2）機組負荷率。水輪發(fā)電機組在發(fā)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(fā)電機組的運轉(zhuǎn)，卻沒有任何電量上網(wǎng)，因而不能創(chuàng)造經(jīng)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(diào)度規(guī)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(fā)電站輔助機械設(shè)備的動力部分，這些設(shè)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(fā)電站中普遍安裝有數(shù)量眾多的、光源充足的照明設(shè)施，特別是早期建設(shè)的水力發(fā)電站中，選用大多是功率強大的照明設(shè)備。

（3）電熱。水力發(fā)電站中的電熱，主要用于設(shè)備驅(qū)潮和保溫。由于電熱大多采用常規(guī)的電阻絲或者鎢燈，功率大、熱量利用效率低，電熱設(shè)備的投入和退出除少數(shù)設(shè)備有嚴格的規(guī)定外，大多數(shù)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(fā)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(tài)，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(shù)過低。水力發(fā)電站雖遠離大中城市，但亦有相當多的近區(qū)負荷。這些周邊地區(qū)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(fā)熱。發(fā)電機運行中，由于有電流和磁場的存在，會產(chǎn)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(fā)出去，最常見的后果就是使繞組溫度升高、電阻增大，導(dǎo)致發(fā)電機的內(nèi)部損耗增加、效率降低。

1.3 影響電能計量的因素

首先，發(fā)電站在生產(chǎn)運行過程中，由于設(shè)備故障或運行方式發(fā)生變化，經(jīng)常出現(xiàn)關(guān)口電能計量不正確、造成站損電量偏大情況，使企業(yè)蒙受損失。

其次，由于電量管理機沒有相應(yīng)的硬件和軟件設(shè)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(tǒng)運行過程中穩(wěn)定性較差，存在著故障率較高的問題。

2 實施技術(shù)改造，促進節(jié)能降耗

對現(xiàn)有發(fā)供電設(shè)備進行完善和技術(shù)改造，積極推廣應(yīng)用新技術(shù)、新工藝，可以充分挖掘設(shè)備潛能和提高運行可靠性，達到節(jié)能降耗的目的。

2.1 計算機監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用

在水力發(fā)電站中推廣應(yīng)用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，或?qū)υ缙趹?yīng)用的計算機監(jiān)控系統(tǒng)進行升級改造，并對相關(guān)的配套設(shè)備如調(diào)速裝置、勵磁調(diào)節(jié)器等進行技術(shù)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(fā)電機通風(fēng)冷卻系統(tǒng)技術(shù)改造

水力發(fā)電站在運行過程中，通風(fēng)冷卻系統(tǒng)由于當初的技術(shù)設(shè)計缺陷、設(shè)備老化、冷卻水水質(zhì)較差等問題，導(dǎo)致發(fā)電機通風(fēng)散熱效果會逐步變差，進而影響到發(fā)電機的帶負荷能力。一般情況下，發(fā)電機運行溫度升高，經(jīng)過調(diào)整冷卻水流量和水壓，并適時清掃、疏通，可以恢復(fù)發(fā)電機的散熱效果，但如果是設(shè)備設(shè)計制造問題，就需要采取技術(shù)措施予以改造。采用優(yōu)化設(shè)計的空氣冷卻器是最常見的技術(shù)措施之一。

2.3 照明系統(tǒng)技術(shù)改造

對照明系統(tǒng)進行技術(shù)改造及節(jié)能管理，可以從以下幾方面著手：

（1）使用高效節(jié)能的照明燈具、器具。比如LED燈具的應(yīng)用。

（2）采用按用途、場地分類控制的線路。

（3）采用便于開關(guān)及調(diào)光的控制開關(guān)和電器。

（4）根據(jù)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(jié)電照明控制系統(tǒng)。

2.4 站用動力設(shè)備技術(shù)改造

站用輔助生產(chǎn)設(shè)備中，電動機占的容量比重最大，對該類設(shè)備的節(jié)能更為重要。早期應(yīng)用的電動機，由于材料、設(shè)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(jié)能性能的電力設(shè)備相繼問世，如今在各單位廣泛應(yīng)用的高效率電動機、變頻電動機、或采用變頻控制技術(shù)的調(diào)速系統(tǒng)，不僅節(jié)能效果良好（降低了電力設(shè)備的鐵損、銅損），而且運行可靠性也大大提高。所以，水力發(fā)電站積極推廣應(yīng)用新型電力設(shè)備，淘汰舊型電機，是節(jié)能降耗的有效途徑。

2.5 加強設(shè)備檢修維護，確保電能計量正確

發(fā)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(tài)有關(guān)，也在很大程度上受其他設(shè)備的影響，因此，加強對運行設(shè)備的維護管理，減少設(shè)備故障率非常必要。

（1）由于大多數(shù)高壓隔離開關(guān)安裝在室外，其二次輔助接點極易生銹和腐蝕，導(dǎo)致轉(zhuǎn)換不靈活、卡澀、接觸不良。所以，要重點維護高壓隔離開關(guān)二次輔助接點，保證其轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)與相同條件下的歷史數(shù)據(jù)作比較。對二次回路連接導(dǎo)線、PT二次回路開關(guān)、熔絲及接線端子應(yīng)進行經(jīng)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(jīng)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(xiàn)象，應(yīng)立即予以消除。

3 加強運行管理，開展節(jié)能降耗工作

加強節(jié)能教育，提高整體節(jié)能思想意識，不斷總結(jié)運行經(jīng)驗，結(jié)合本站實際完善經(jīng)濟運行的管理模式和制度，持續(xù)開展節(jié)能降耗工作。

3.1 優(yōu)化樞紐調(diào)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(fā)電用水計劃，需要考慮如下因素：

（1）當前庫水位及預(yù)測來水情況。

（2）電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)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(nóng)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(shè)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(fā)電、適量參與電網(wǎng)調(diào)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(fā)出更多的電能。

3.2 水輪發(fā)電機組的經(jīng)濟運行

在給定負荷曲線的條件下，要實現(xiàn)水輪發(fā)電機組的經(jīng)濟運行，運行值班人員應(yīng)保持高度的責(zé)任心，做好以下幾方面的工作：

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

（2）根據(jù)各臺機組的運行特性，優(yōu)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(qū)和補氣區(qū)，合理分配各機組的負荷并及時調(diào)整。

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

（4）維持發(fā)電機電壓及母線電壓在額定范圍運行，提高功率因數(shù)，降低網(wǎng)絡(luò)損耗。

（5）關(guān)注主變壓器的經(jīng)濟運行，控制其負荷大小及潮流方向，必要時請相關(guān)調(diào)度部門協(xié)助予以調(diào)整，以保證其安全運行和經(jīng)濟運行。

3.3 站用設(shè)備的經(jīng)濟運行

隨著季節(jié)的變化和機組運行情況的改變，站用設(shè)備的運行方式應(yīng)及時作出相應(yīng)的變更。

（1）主變壓器退出運行時，其冷卻風(fēng)機應(yīng)及時停運。

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

（3）在滿足空氣調(diào)節(jié)的前提下，通風(fēng)機斷續(xù)運行；合理設(shè)定空調(diào)設(shè)備的溫度控制值，減少空調(diào)頻繁啟動及長期運轉(zhuǎn)。

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

（5）嚴格監(jiān)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(yīng)以確保設(shè)備安全穩(wěn)定運行和電能計量的準確、可靠為前提，在關(guān)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(yè)利益不受損失。

4.1 加強組織管理、建立專業(yè)協(xié)作機制

（1）日常統(tǒng)計時發(fā)現(xiàn)母線電量嚴重不平衡，或站損電量變化較大時，應(yīng)向?qū)I(yè)技術(shù)人員通報，請專業(yè)技術(shù)人員協(xié)助調(diào)查分析。

（2）設(shè)備運行方式發(fā)生改變，諸如設(shè)備停（送）電操作、母線倒換操作、旁路開關(guān)代線路開關(guān)運行等，應(yīng)記錄關(guān)口電能表底碼，并向電量統(tǒng)計人員通報，提示電量統(tǒng)計人員重點注意。

（3）設(shè)備發(fā)生故障后，運行值班人員應(yīng)向有關(guān)專業(yè)技術(shù)人員和電量統(tǒng)計人員通報。

（4）設(shè)備更新改造及新增設(shè)備投入運行后，應(yīng)向電量統(tǒng)計人員通報。

（5）電量統(tǒng)計人員應(yīng)主動向運行專業(yè)技術(shù)人員了解有關(guān)高壓出線的運行情況，特別是設(shè)備停送電和負荷潮流情況。

4.2 加強計量技術(shù)監(jiān)督

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

（2）加強計量基礎(chǔ)建設(shè)，完善計量檢測手段。企業(yè)應(yīng)不斷對檢測設(shè)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(guī)范計量檢測業(yè)務(wù)，加大考核力度。企業(yè)要依據(jù)《計量法》、《計量標準考核規(guī)范》、《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》以及主管部門頒布的有關(guān)電能計量技術(shù)規(guī)定、條例，制定本單位的工作標準、操作規(guī)程，落實崗位責(zé)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(xiàn)場校驗和電能表周期輪換工作。

5 結(jié)束語

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

參考文獻

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