影响水力发电站能耗的因素分析及降耗措施

潘冠理

【摘 要】本文就影响水力发电站能耗的因素及降耗措施进行了分析，详细分析了影响水电站能耗、发电耗水率、水电站损电量等因素，提出并介绍了节能降耗的技术处理措施和有关此方面的运行管理措施，可供参考借鉴。

【关键词】水力发电站；影响；措施；分析

【中图分类号】[TM622]【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）07-0407-02

随着社会的迅速发展，节能降耗已逐渐成为发展的主题。近年来，我国推出了一系列有关节能降耗的政策措施，将节能降耗工作作为重点发展的方向。水力发电站作为以水能为动力发电的设施，在其产生电能的过程中会有不同程度的能量损耗。在我国大力推动节能降耗的背景下，降低发电耗水率和站损电量，从而达到节能降耗的目标，是如今水力发电站的核心工作之一。

1 影响水力发电站能耗的因素分析

影响水力发电站的能耗，既有客观因素，也有主观因素，而主观因素又与运行管理和运行技术密切相关。

1.1 影响发电耗水率的因素

（1）水头。水力发电站依靠水头和流量发电。水头越高，水轮发电机组在能量转换的过程中效率就越高。

（2）机组负荷率。水轮发电机组在发电运行过程中，水能需要克服固有的机械阻力和流动阻力，并存在着水量损失。

（3）机组空载流量。这是机组负荷为零的一种情况，水能全部用于维持水轮发电机组的运转，却没有任何电量上网，因而不能创造经济收益。

（4）水库弃水。在防汛期间，当库水位超过汛限水位时，按照三防指挥部和水库调度规程的要求需要水库开闸弃水。

1.2 影响站损电量的因素

（1）站用电动机。电动机作为水力发电站辅助机械设备的动力部分，这些设备的容量、效率、运行方式等对用电量有较大的影响。

（2）照明。水力发电站中普遍安装有数量众多的、光源充足的照明设施，特别是早期建设的水力发电站中，选用大多是功率强大的照明设备。

（3）电热。水力发电站中的电热，主要用于设备驱潮和保温。由于电热大多采用常规的电阻丝或者钨灯，功率大、热量利用效率低，电热设备的投入和退出除少数设备有严格的规定外，大多数凭值班人员的主观判断，随意性较大。

（4）变压器轻载运行。主变压器与发电机组的容量是配套的，当机组负荷率长期偏低时，主变压器亦处于轻载运行状态，由于此时铁损是定值，所以相对而言效率就下降了。

（5）电压及功率因数过低。水力发电站虽远离大中城市，但亦有相当多的近区负荷。这些周边地区的用电负荷大、且极少配置无功补偿装置，完全依赖电站提供无功功率，造成线路损耗增大。

（6）运行机组发热。发电机运行中，由于有电流和磁场的存在，会产生铁损和铜损。这种损耗以热的形式传给绕组和铁芯，如果不能及时有效地将热量散发出去，最常见的后果就是使绕组温度升高、电阻增大，导致发电机的内部损耗增加、效率降低。

1.3 影响电能计量的因素

首先，发电站在生产运行过程中，由于设备故障或运行方式发生变化，经常出现关口电能计量不正确、造成站损电量偏大情况，使企业蒙受损失。

其次，由于电量管理机没有相应的硬件和软件设置，当电站主接线在某些特殊运行方式下，就无法正确识别、判断和归类线路的电量，例如旁路母线带线路运行时，必须由人工计时、计算，增大了误差值。

第三，远程自动抄表系统运行过程中稳定性较差，存在着故障率较高的问题。

2 实施技术改造，促进节能降耗

对现有发供电设备进行完善和技术改造，积极推广应用新技术、新工艺，可以充分挖掘设备潜能和提高运行可靠性，达到节能降耗的目的。

2.1 计算机监控系统开发与应用

在水力发电站中推广应用计算机监控系统，或对早期应用的计算机监控系统进行升级改造，并对相关的配套设备如调速装置、励磁调节器等进行技术改造，提高机组自动化程度和可靠性，可以减少值班人员的操作项目、缩短开停机作时间。

2.2 发电机通风冷却系统技术改造

水力发电站在运行过程中，通风冷却系统由于当初的技术设计缺陷、设备老化、冷却水水质较差等问题，导致发电机通风散热效果会逐步变差，进而影响到发电机的带负荷能力。一般情况下，发电机运行温度升高，经过调整冷却水流量和水压，并适时清扫、疏通，可以恢复发电机的散热效果，但如果是设备设计制造问题，就需要采取技术措施予以改造。采用优化设计的空气冷却器是最常见的技术措施之一。

2.3 照明系统技术改造

对照明系统进行技术改造及节能管理，可以从以下几方面着手：

（1）使用高效节能的照明灯具、器具。比如LED灯具的应用。

（2）采用按用途、场地分类控制的线路。

（3）采用便于开关及调光的控制开关和电器。

（4）根据时间、场地、用途选择合适的照度及控制方式。

（5）充分利用天然光及引入节电照明控制系统。

2.4 站用动力设备技术改造

站用辅助生产设备中，电动机占的容量比重最大，对该类设备的节能更为重要。早期应用的电动机，由于材料、设计及工艺的局限性，运行中的能耗相对较大。随着时代的进步，许多具有节能性能的电力设备相继问世，如今在各单位广泛应用的高效率电动机、变频电动机、或采用变频控制技术的调速系统，不仅节能效果良好（降低了电力设备的铁损、铜损），而且运行可靠性也大大提高。所以，水力发电站积极推广应用新型电力设备，淘汰旧型电机，是节能降耗的有效途径。

2.5 加强设备检修维护，确保电能计量正确

发电站电能计量是否正确，既与电能计量装置本身的工作状态有关，也在很大程度上受其他设备的影响，因此，加强对运行设备的维护管理，减少设备故障率非常必要。

（1）由于大多数高压隔离开关安装在室外，其二次辅助接点极易生锈和腐蚀，导致转换不灵活、卡涩、接触不良。所以，要重点维护高压隔离开关二次辅助接点，保证其转换灵活、接触可靠。

（2）定期检测PT、CT二次回路压降和回路电阻，将所测量数据与相同条件下的历史数据作比较。对二次回路连接导线、PT二次回路开关、熔丝及接线端子应进行经常性的检查维护，防止因绝缘破损、接头松动、锈蚀或腐蚀、接触不良等原因造成电能表计量误差。

（3）对电能计量装置进行经常性的在线检查维护，对其工作电源、时钟、温度、走字、报表打印等要认真检查分析，如果某一方面有异常现象，应立即予以消除。

3 加强运行管理，开展节能降耗工作

加强节能教育，提高整体节能思想意识，不断总结运行经验，结合本站实际完善经济运行的管理模式和制度，持续开展节能降耗工作。

3.1 优化枢纽调度，控制运行水位

大型水利枢纽都具有综合利用功能，其库水位控制曲线的制定需考虑各个方面的平衡。天堂山水库的发电用水计划，需要考虑如下因素：

（1）当前库水位及预测来水情况。

（2）电网调频、调峰的需要。

（3）保证水库下游沿线生活用水的需求。

（4）保证下游农田灌溉和汛期防洪的需要。

（5）保证本单位干部职工基本福利和运行维护成本的需要。

（6）机组运行中的振动、摆度、汽蚀等有损设备健康的影响。

综合考虑上述各方面的需求后，确定电站以均衡发电、适量参与电网调峰、控制库水位下降速度为原则。在枯水期间，尽可能采用单机运行的方式，尽量保持水库较高水位，提高水头利用效率，以最小的耗水率发出更多的电能。

3.2 水轮发电机组的经济运行

在给定负荷曲线的条件下，要实现水轮发电机组的经济运行，运行值班人员应保持高度的责任心，做好以下几方面的工作：

（1）根据负荷曲线，合理确定机组运行台数，及时开停机，尽量提高机组负荷率、减少耗水率。

（2）根据各台机组的运行特性，优化运行机组组合方式，按等微增率原则并考虑机组的振动区和补气区，合理分配各机组的负荷并及时调整。

（3）做好操作前的准备工作，缩短机组并网操作时间、减少机组空载运转时间，降低机组空载耗水量。

（4）维持发电机电压及母线电压在额定范围运行，提高功率因数，降低网络损耗。

（5）关注主变压器的经济运行，控制其负荷大小及潮流方向，必要时请相关调度部门协助予以调整，以保证其安全运行和经济运行。

3.3 站用设备的经济运行

随着季节的变化和机组运行情况的改变，站用设备的运行方式应及时作出相应的变更。

（1）主变压器退出运行时，其冷却风机应及时停运。

（2）冬季环境温度低，机组及主变压器的负荷较低，应合理确定主变冷却风机的运行台数，减少不必要的风机运行。

（3）在满足空气调节的前提下，通风机断续运行；合理设定空调设备的温度控制值，减少空调频繁启动及长期运转。

（4）加强照明和电热的控制，及时投切站房内外照明；根据温度和气候的变化，合理投入或停用电热装置。

（5）严格监督机组检修用电和其他用电，减少浪费。

4 加强电能计量管理

提高电能计量管理水平，应以确保设备安全稳定运行和电能计量的准确、可靠为前提，在关口电能计量装置的选型、安装、验收、运行维护等方面实行全过程管理，确保企业利益不受损失。

4.1 加强组织管理、建立专业协作机制

（1）日常统计时发现母线电量严重不平衡，或站损电量变化较大时，应向专业技术人员通报，请专业技术人员协助调查分析。

（2）设备运行方式发生改变，诸如设备停（送）电操作、母线倒换操作、旁路开关代线路开关运行等，应记录关口电能表底码，并向电量统计人员通报，提示电量统计人员重点注意。

（3）设备发生故障后，运行值班人员应向有关专业技术人员和电量统计人员通报。

（4）设备更新改造及新增设备投入运行后，应向电量统计人员通报。

（5）电量统计人员应主动向运行专业技术人员了解有关高压出线的运行情况，特别是设备停送电和负荷潮流情况。

4.2 加强计量技术监督

（1）为保证电能计量值在任何情况下或规定时间内不丢失，并且达到准确一致，应在发电站发电机出口、变压器各侧出口、线路出口等各主要环节安装符合规定要求的电能表，以便相互比较、相互映证。

（2）加强计量基础建设，完善计量检测手段。企业应不断对检测设备进行补充、更新和维护，不断提高检测能力和工作效率。

（3）规范计量检测业务，加大考核力度。企业要依据《计量法》、《计量标准考核规范》、《电能计量装置技术管理规程》以及主管部门颁布的有关电能计量技术规定、条例，制定本单位的工作标准、操作规程，落实岗位责任制，完善电能计量管理工作，建立台帐，保证量值传递的准确可靠性和电能计量装置的定期检验，做好计量装置现场校验和电能表周期轮换工作。

5 结束语

综上可知，水力发电站中的能量损耗主要体现在发电耗水率和站损电量两个方面，它们是水力发电站的重要经济技术指标。为了达到节能降耗的目标，我们就要做好节能降耗的工作，不断推进技术的进步，加强水力发电站的运行管理，及时分析解决电能计量中出现的各种问题，从而最终促进水力发电站社会和经济的效益不断提升。

参考文献

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