水电站运行管理节能措施分析及运用效果

2023-09-11蓝辉

城市建设理论研究（电子版） 2023年22期

蓝辉

仁化县西岸水电工程管理所广东韶关 512300

现阶段，由于社会在不断进步，人们的意识也慢慢有了很大的提升，比如在节能减排方面，而此类方面也是水电站中最重要的一个环节。此外，对于水电站来讲，节能减排可以顺应社会发展的需求，还能提高水电站在市场竞争中的地位，对于水电站经营效益有很大程度的影响。基于此，以下就针对水电站运行管理节能措施方面进行深入的分析和探讨，从而给出合适有效的策略。

1 水电站运行管理过程中所出现的损耗

在水电站中，其自身的工作运行模式就是将水资源进行一定的制造，从而形成高度落差，并水头的重力慢慢转化为动能带动叶轮，以此让发电机正常运转，并产生电能和发送。此外，在水电站实际运行过程中，最容易出现损耗的就是水资源方面和电能方面，相关人员最应该关注的就是这两个方面，电能以及水资源进行节能，是水电站节能运行中最重要的一个步骤。

1.1 水资源方面

在水电站实际工作过程中，消耗之一就是水资源，而在水资源中水头损失也会造成水资源能耗的主要原因之一，渗透是其二。因此，水力发电就是将水资源通过机器的运转，从而转化成相应的电能，而在转化过程中势必会产生一定的能耗。此外，来水量并不受电站控制，也不需要控制。在设计过程中，如果相关人员设计不妥当会造成来水量过大或者不足等问题发生，就会造成水资源机械能被浪费，进而影响水电站的发电的效率以及总发电量[1]。与此同时，水电站在日常工作中，如果出现渗漏现象，就说明有一定量的水资源并没有将机械能贡献出来，反倒流到了下游，从而对水电站的发电量以及发电效率受到一定的影响。所以，水电站运行管理节能措施最重要的两个环节就是，将上游的水量进行一定的控制，减少水头的损失；还有就是定期进行检查，如果出现问题时，就及时进行有效的维修，从而减少水资源的损失和浪费。

1.2 电能方面

在水电站中，大都通过水资源机械能产生电能，并将电能供给自身的机械电气设备使用，并进行并网发电，也可以这样说，水电站自身设备使用越高，所产生的电量以及发电的整体效率就会变低。再者说，水电站中风机以及泵机都是较大的设备，且耗能也大，水电站在内部照明以及办公时也会引起电能的消耗。因此，要想减少水电站电能方面的消耗，应从两方面进行入手。风机以及泵机要进行定期的检查，以此保障风机以及泵机等设备处于良好的状态，减少因磨损或使用较久而产生一定的能耗；在照明以及办公等，可以将照明设备改为节能的设备，从而减少电能方面的消耗，进而让水电站能并网出更多的电量，提高自身的整体能力。

2 水电站在实际运行管理中节能案例分析

2.1 案例简述

我国实现水力发电中最重要的站点就是水电站，它也是我国节能能源中最重要的方式。由于我国大量的水电站在建设，水力所发的电量在我国总用电量的比重越来越多，水力发电这种综合社会价值高的发电方式将成为我国节能降耗的重要方式。就拿某水电站为例，水电站所配备的发电机平均装机的容量为5000kW，一共配备了4台发电机，一年平均发电的数量大约在6500万kWh。而水电站方面已经实现了并网发电，且发电比较稳定。因此，水电站运行管理节能的最初目标，将一年平均发电总量控制在6500万kWh以上，以此提高水电站的整体能力和水平。

2.2 进相运行静稳试验

在水电站中，最主要的部门就是发电机，发电机的进相运行的静态稳定性试验可以让相关人员更好更有效的了解到发电机的真实情况，清晰的指导发动机进相的深度以及调度的命令是否符合等，保护设备等能不能正常运行，以及发电机在进相过程中可能会受哪一种因素，从而影响发电[2]。因此，进相运行静稳实验中需要相关人员慢慢减少励磁电流，让发电机从系统吸收无功，进而减少发电机的发电效率，从而判断发电机运行的稳定性。此外，水电站发电机组在实验时，可以从5000kW慢慢调整负荷数值，从而了解到发电机的电压情况以及电流情况等，进而判断发电机在进相深度中会受哪些因素的影响。经试验过程中发现，影响发电机进相深度的主要原因就是母线电压和定子电流。

2.3 进相运行温升试验

在发电机进相运行的温升试验中，可以让运维人员更好的了解在不同有功负荷下进相无功的变化情况，并让相关人员了解到发电机在不同情况下有没有出现异常的升温情况，进而了解到发电机可能存在的问题和隐患。此外，通过进相运行静稳试验得知，影响进相深度是母线电压以及电子电流[3]。在温升试验中，可以控制母线电压和定子电流，进相深度不改变，进而能判断发电机在不同情况下进相的情况，并在不同有功符合值的大小上进行温度方面的检测，检测的时间大约20分钟以此，从而了解在不同状态下升温的情况。

3 水电站在实际运行过程中能源消耗的问题

在水电站中，可能会出现能源消耗的情况有以下几点。

（1）机组的额定负荷运行时间比较短，如果频繁开机和关机，就会让机组长期处于低负荷的状态下，增加不必要的损耗。

（2）机组的空载带厂用电运行造成的浪费。

（3）不必要的水头损失，也会给机组带来一定的损耗，还会让机组剧烈晃动，影响机组的安全。

（4）在实际运行过程中，往往还会因设备问题而导致水资源浪费现象，特别是在丰水期，如果设备出现问题，往往就会导致机组停止运行且会造成弃水问题，给水电站带来不利的影响。

4 水电站在实际运行管理职工节能降耗的有效策略

4.1 机组在实际运行过程中进行不断的优化和完善

4.1.1 将水头进行合理的控制

在水电站机组运行过程中，最重要的就是水头的控制，而水头控制就是将上游的水量控制在一定范围内，以此让水电站在任何时期都能平稳有效的运行。此外，如果在水源缺乏时期，水电站可以通过减少水资源出库的水量，以此防止上游出水过快而影响水电站正常运行[4]。如果上游的水量已经影响水电站实际运行时，相关人员应进行停机，从而进行蓄水处理，减少因水头过低等问题，给水资源造成不必要的消耗。

4.1.2 机组的运行效率进行有效提升

在水电站中，降低水资源好的主要方法是将机组的实际运行效率进行有效提高，从而提高水电站所发电的效率以及总量。而提升机组运行效率的方式有很多。

其一，相关人员可以根据上游水量选用不同的导叶开度，并根据水量进行及时的调整，从而让水电站的机组始终维持在有效正常的状态。如果水电站已经使用先进的设备，那可以连接智能模式，通过此项连接，让其根据来水量自动进行调整，减少人力和成本方面的使用。

其二，将水电站机组的开机时间进行有效的缩短。在丰水期以及枯水期上游建设的水电站机组，其自身有很明显的水位差，特别是在枯水期，往往会面临停机储存水量的情况，只有等水量储存到一定范围，才可进行开机发电。但水电站机组在开机时，往往需要很长的时间，随着开机过程中，可能会造成水资源机械能的消耗，因此开机时间进行有效的缩短也是节约能耗的方法之一。比如，在梅江中下游的某个水电站中，在使用灯泡贯流式机组时，就需要进行短时停机，而将开关进行有效切换，可以减少开机的等待时间，将原本充油、水等需要半个小时及以上时间开机的时间缩短到4～6分钟。而就是这一个小小管理，就能让水电站减少不必要资源的浪费，从而让水电站的发电效率得到明显的提高。

4.2 减少厂用设备的能耗

在水电站机组实际运行过程中，减少能耗的方法主要有照明、办公等。

其一，在实际工作中，相关人员在对设备进行检查管理时，可以有效保障设备的安全，减少问题和隐患的发生。在检查过程中，相关人员检查有没有出现跑冒滴漏现象，有没有出现设备不灵敏现象，以此保障设备的正常运行。此外，相关人员还应在检查过程中对风扇、油泵等部分进行重点关注，如果在检查中，油泵出现漏油问题、风扇转速不正常等，就需要相关人员对机组进行及时的排查，从而找出产生问题的根源，以此减少因故障而造成弃水和发电损耗。

其二，水电站发电机组也应根据现场的实际环境来对设备的运行功率进行调整，从而减少能耗问题的浪费。比如，在水电站发电机组中，由于长时间的使用就会产生很多的热能，而热能如果长时间堆积对周边的零部件会造成一定的影响，比如，零部件提前老化等。所以，水电站应安装或者可以使用控制温度的设备来进行降温散热。此外，水电站所在位置决定了在日常过程中所出现什么类型的变化，如果水电站建立在位置靠北的地区，那就会使周边的温度变化较大，而靠南的位置环境变化较小。与此同时，水电站相关团队还应根据周边的实际情况对设备进行有效控制，从而减少设备所产生的能耗的消耗。

其三，在水电站中，办公设备以及照明等设备也会产生一定的能耗。因此，在照明系统中可以使用节能设备，比如，通过大自然采光或者将灯具换成节能灯具等，进而减少不必要能耗。此外，之所以没有提及声敏灯具，就是因为水电站所在位置在进行水力发电时有很大的噪音，因此使用声敏灯节能的最终效果还不如光敏灯。除此之外，在办公设备节能，也可以通过内部学习以及培训等方式，将节能的意识输入到工作人员，让工作人员做到人走灯灭、随手关电源等。此外，如果在市场中出现节能效果很好的设备，水电站人员可以考虑换成节能效果更好的设备，从而让办公方面更好的进行节能。

4.3 在水电站中水头方面进行有效的控制

在水电站实际运行中，难免会产生一些杂物等，为了更好的保障机组运行，就需要相关人员对其进行定期清理和检查。如果机组有杂物或者泥沙，就会影响叶轮的正常运转，从而影响水资源转化成电能，造成水头方面的损失。所以，水电站可以在工作中制定相关制度，比如三班倒，以此保障机组在正常运行中不受杂物等方面的影响。此外，有利就有弊，尽管三班倒可以让机组正常运转，但一般在进行清污时，清污机需要在空载的情况下使用，而这个过程中可能会浪费大量的机组运行时间，从而影响水电站的发电效率，还会导致水资源机械能的浪费。如果水电站建设在黄河这样泥沙较大的场所中，水电站就需要面临大量的清理工作，一次清理可能需要机组空载时间达1个小时以上，不管水电站配备的一台机组容量是5000kW还是50kW，一个小时的也是不短的时间。因此，为了更好的提高清理的效率，减少清污机所消耗的能耗，可以对清污机进行有效的修改，可以将清污机的电动机的接法改为星型，以此让清污机的转速得到有效提升，进而减少清污机清污的时间，减少水电站水头方面的损失，从而实现节能降耗。

4.4 空库纳洪提高效率并节约能源

在丰水时期，由于上游地区经过很长时间的降水，导致上游的水位明显提高，给水电站带来很大的发电机遇。但水电站最关键是反应迅速并及时开机纳空。此外，在丰水时期，水电站应与上游气象部门以及上游水电站进行及时有效的沟通，以便掌握洪峰所到来的时间，并提前了解未来几天或者半月的降水情况，并估测上游的来水总量，提前进行开机纳空库容，避免因开机不及时而造成水资源的浪费。除此之外，使用空库进行纳洪，还能让水电站每年的发电量有很大程度的提升，经济收益也有明显的提升。

4.5 在进行交接班和设备巡查时应认真执行

减少不必要能耗的损失，让水电站发电机组正常运行，还有一种方法就是在日常维护和设备巡查过程中做到认真细致。此外，为了有效提高维护人员的沟通交流能力，水电站应在交接班体系方面、设备巡查体系方面进行不断的优化和完善，并严格落实，从而提高相关人员的工作能力。在维护人员进行交接班时，交班人员应向接班人员进行有效的反馈，比如，巡查过程中未能解决的问题以及隐患等，以此保障交接过程中信息不会出现遗漏。此外，为了避免因人为原因而造成信息遗漏，水电站维护团队可以建立机组设备的档案和设备巡视档案，通过文件传输等方式进行交班，让每个交班人员都能出现操作印记，从而让交接班和巡查工作更加有效。

4.6 减少因设备问题而导致能源消耗

在水电站中，设备问题往往会产生一定的能耗。大部分情况在设备出现问题时，就会停止运转，而水电站机组停止运转就会产生大量的弃水，造成水资源浪费，还会减少水电站发电的总量。因此，就需要对水电站发电设备进行定期的维护与检查，尽管如此，难免在运行过程中出现突发性问题，从发现问题一直到解决问题，开机时间越长，消耗的能源就越多。因此，在科技和信息化不断发展下，水电站应跟上时代的步伐，积极有效的使用先进的设备，比如传感器等设备对水电站发电机组设备进行有效科学的监控，从而掌握设备在运行时的数据，并经过计算机平台的整合和分析后，进而发现设备有没有出现安全问题。如果发现设备中出现安全隐患，但没能在日常维护中进行解决，就需要水电站派专业的人员进行维修，从而让水电站回归正常运行状态，提高发电的效率和发电的总量。