临沂市滨河景区提高水电站经济效益的探讨

冯幼艳

临沂市园林局（滨河景区管委会办公室）

临沂市滨河景区提高水电站经济效益的探讨

冯幼艳

临沂市园林局（滨河景区管委会办公室）

在市场经济条件下，小水电站的开发建设应特别注重经济效益分析。针对在沂河、祊河城区段沿线梯级开发的三座水电站的具体情况，分析提高水电站经济效益的途径和具体措施。

小型水电站；经济效益；方法及思路

前言

目前，我国小水电开发快速发展，取得了可喜的经济和社会效益。在市场经济条件下，小水电的开发利用应特别注重效益分析。尽量采用低压机组可节约电站投资，采取梯级开发或跨河溪流引水，增加发电水量，充分利用水能资源，提高电站发电量，有利于提高电站经济效益，缩短投资回收年限。

滨河景区现有三座水电站投入发电运行，其中，小埠东橡胶坝水电站建有两座水电站，一座建成于1998年并投入发电运行，另一座属于一级电站的扩建电站，于2009年投入发电运行，机组均采用轴流定浆立式机组；第三座水电站位于滨河景区柳杭橡胶坝左岸，机组采用贯流式卧轴机组。以上三座水电站据不同地理位置及坝前来水量，为最大限度利用河道水资源，设计成不同机组型式，机组投入运行以来每年均创造了良好经济效益，投资成本已回收或正在回收。现就三座电站运行管理中，如何提高经济效益予以探讨。

一、沂河概况

沂河又名沂水，全长500余公里，流域面积1.16万平方公里。在临沂以上主要为山丘区，水土流失严重。支流多由西侧汇入，呈不对称树枝状，属山水性河道，水流急，洪峰高，暴涨暴落。临沂以下，进入平原，河道宽浅，主要靠筑堤排洪。上游建设了田庄、跋山、岸堤、唐村、许家崖和昌里等大、中、小型水库数百座，拦洪蓄水，防汛调度，水力发电，发展灌溉及水产养殖。分沂入沭水道从临沂南沂河东岸彭道口起，往东至沭河西岸临沭县大官庄，长20.2公里，底宽200～210米，设计与校核泄洪流量各为4000与5000立方米/秒，经新沭河于江苏省临洪口入黄海；邳苍分道洪则自沂河西岸江风口至中运河东岸江苏省邳县的滩上村，设计泄洪流量3000立方米/秒，经中运河、骆马湖入新沂河下泄。通过初步治理，使两岸66万多公顷农田消减了水旱灾害，部分地区建成商品粮基地。沂河充沛的水资源，水力发电事业正在兴起。从上世纪末至2009年，临沂在沂河、祊河城区段河道上建设了多处橡胶坝以及号称北方最大的平原水闸的刘家道口水利枢纽，形成了集景观、蓄水、防洪为一体的城区段水利工程，总库容达1.62亿m3。

二、提高水电站经济效益方法及思路

2.1 汛期在满足防汛要求的前提下，抬高橡胶坝坝高，提高坝前水位，利用高水位区发电。

2.2 合理选择水电站运行方式，尽量使机组在高效区运行。

2.3 降低尾水渠底板高程，提高机组出力。

2.4 降低糙率系数，减少水能损失。

2.5 减轻汽蚀问题。

2.6 合理调整功率因数。

2.7 减少电气损耗，提高供电效率。

三、解决问题的具体办法

3.1 使机组在高水位下运行

据历年水文资料（见下表），沂河在6-9月份进入汛期，降雨频繁，上游来水量大，其间，配合橡胶坝管理单位做好洪水调度，执行汛期控制运用方案，确保汛期安全的前提下，合理控制坝前水位，使机组在高水位大流量的高效区满负荷运行，提高经济效益。

小埠东橡胶坝上游平均来水情况表

3.2 合理选择水电站机组运行方式，尽量使机组在高效区运行

拟通过技术手段，在水轮机进水管道上安装超声波流量计，以随时监测水轮机的流量即时值，然后与发电机的功率进行比较，得出发电机的效率流量比，通过调整水轮机的开度大小以使这个值达到最大，就是水轮机的最高运行效率点或区域。通过水轮机的自动调节系统使水轮机始终运行在高效区，从而能够发最多的电。

3.3 降低尾水渠底板高程，提高机组出力

合理降低尾水渠底板高程，提高机组出力。小埠东电站老站三台160KW机组，经过十年运行发电，发现一问题，即使在高效区机组很难达到满负荷160KW发电运行，经现场调研分析，认为水电站尾水渠存在直角转弯，导致尾水出口雍水位高（比设计尾水位高700～800mm），致使下泄流速变慢，机组运转速度降低，影响机组出力。经对现场进行反复测量比对，发现水电站下游河道高程同橡胶坝工程同期设计，小埠东橡胶坝下游经过三年行洪冲刷逐渐形成新的稳定状态，电站尾水下游河床比照建坝前实测河床高程平均下切0.9m，通过对尾水渠砼底板高程降低1米的改造，既解决了尾水雍水的问题，仍保持尾水管出口处0.5m的淹没水深，避免出现气蚀工况，机组满负荷率大大提高。电站的发电量同改造前相比提高了20%。

3.4 降低糙率系数，减少水能损失

小埠东电站新站引水渠全长150米，由于采用明渠引水，加之引水渠过长，为减少水能损失，我们采取了引水渠底板及两侧墙体用1：15水泥砂浆打底，用水泥浆抹面，提高光滑度，降低渠道糙率系数，减少水的动能损失，提高机组出力。

3.5 减轻机组汽蚀问题汽蚀是流经水轮机转轮的水流局部压力下降到临界压力（一般接近汽化压力）时，水中气核成长为汽泡，汽泡的聚积、流动、分裂、溃灭过程的总称。汽蚀一旦产生，会破坏水轮机的过流部件，如导叶、转轮、转轮室等，使运行中的机组产生剧烈振动，噪音增大，机组效率降低，缩短了机组的检修周期，增加了机组检修的复杂性，对机组及水工建筑物都是致命危害。预防汽蚀产生，要根据机型特点及电站运行条件，合理拟定水电站运行方式，关键是避免机组长期在低水位、低出力区运行。另外，缩短检修周期，采用以小修为主的检修方法，在汽蚀初生期及时检查、处理，避免出现汽蚀凹坑。

3.6 合理调整功率因数

合理调整功率因数。并网发电机的功率因数，电力部门要求是比较严格，规定功率因数必须为0.8为标准，低0.01奖当月上网电费的0.1%，高0.01罚当月上网电费的0.5%，即奖一罚五的规定。电力部门的规定虽然十分严格，但我们电站在不同季节，根据水量和负荷变化的特点，合理地调整发电机的功率因数，每年不但保证自供区无功负荷的需要，而且还受电网多发无功的奖励。

对于径流式没有调节能力的小水电站，在雨季水量充足时，电站内多台机组都能满负荷运行，这时应把发电机的功率因数调到0.85～0.9左右，让发电机多发有功，少发无功。《发电机运行规程》中规定：功率因数以0.8为宜，不得超过0.95，必要时方可在功率因数为1的情况下运行。说明功率因数调整稍高一点符合规程要求。另一方面，在满足负荷运行时，功率因数不宜调得太低。这是因为，当发电机的功率因数从额定值到零的范围内变动时，它的有功出力应根据转子电流的允许值而适当降低，因功率因数愈低，定子电流的无功分量也愈大，转子电流也愈大，这可能使转子线圈温度超过允许温升，所以在满负荷运行时必须把发电机的功率因数调高。

汛期水量充足时水电站提高功率因数运行，多发有功、少发无功，对于电网也是可行的。因在汛期机组开的多，电网的无功负荷也相对过剩，并不会因小水电站机组在汛期功率因数适当提高了，电网内的无功负荷就会减少很多。如一旦电网功率因数太低，可以临时投入电容器装置，进行无功补偿。

并网运行的水电站，由于在枯水期来水量减小，机组都不能满负荷运行，这时可以把发电机功率因数调低到0.7～0.75左右。在有功不变的情况下，尽量多发无功。

3.7 减少电气损耗

三座电站拟增设无功补偿屏，减少发电机的无功功率，降低发电机的电气损耗。发电机的无功功率通过无功补偿屏发送，这样发电机可以提高功率因数运行，减小无功分量的电流，减少了铁损及铜损量。

[1]陈益斌.浅析水力发电工程建设项目方案的经济评价.陕西水利，2011年04期

[2]胡昌荣，余梓江.水轮机汽蚀及其处理措施重庆工贸职业技术学院学报，2012年01期

[3]周忠育.提高小水电企业经济效益的技术措施.浙江水利科技，2001