水電站運(yùn)行管理節(jié)能措施分析及運(yùn)用效果

藍(lán) 輝

仁化縣西岸水電工程管理所 廣東 韶關(guān) 512300

現(xiàn)階段，由于社會在不斷進(jìn)步，人們的意識也慢慢有了很大的提升，比如在節(jié)能減排方面，而此類方面也是水電站中最重要的一個環(huán)節(jié)。此外，對于水電站來講，節(jié)能減排可以順應(yīng)社會發(fā)展的需求，還能提高水電站在市場競爭中的地位，對于水電站經(jīng)營效益有很大程度的影響。基于此，以下就針對水電站運(yùn)行管理節(jié)能措施方面進(jìn)行深入的分析和探討，從而給出合適有效的策略。

1 水電站運(yùn)行管理過程中所出現(xiàn)的損耗

在水電站中，其自身的工作運(yùn)行模式就是將水資源進(jìn)行一定的制造，從而形成高度落差，并水頭的重力慢慢轉(zhuǎn)化為動能帶動葉輪，以此讓發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生電能和發(fā)送。此外，在水電站實(shí)際運(yùn)行過程中，最容易出現(xiàn)損耗的就是水資源方面和電能方面，相關(guān)人員最應(yīng)該關(guān)注的就是這兩個方面，電能以及水資源進(jìn)行節(jié)能，是水電站節(jié)能運(yùn)行中最重要的一個步驟。

1.1 水資源方面

在水電站實(shí)際工作過程中，消耗之一就是水資源，而在水資源中水頭損失也會造成水資源能耗的主要原因之一，滲透是其二。因此，水力發(fā)電就是將水資源通過機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電能，而在轉(zhuǎn)化過程中勢必會產(chǎn)生一定的能耗。此外，來水量并不受電站控制，也不需要控制。在設(shè)計過程中，如果相關(guān)人員設(shè)計不妥當(dāng)會造成來水量過大或者不足等問題發(fā)生，就會造成水資源機(jī)械能被浪費(fèi)，進(jìn)而影響水電站的發(fā)電的效率以及總發(fā)電量[1]。與此同時，水電站在日常工作中，如果出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，就說明有一定量的水資源并沒有將機(jī)械能貢獻(xiàn)出來，反倒流到了下游，從而對水電站的發(fā)電量以及發(fā)電效率受到一定的影響。所以，水電站運(yùn)行管理節(jié)能措施最重要的兩個環(huán)節(jié)就是，將上游的水量進(jìn)行一定的控制，減少水頭的損失；還有就是定期進(jìn)行檢查，如果出現(xiàn)問題時，就及時進(jìn)行有效的維修，從而減少水資源的損失和浪費(fèi)。

1.2 電能方面

在水電站中，大都通過水資源機(jī)械能產(chǎn)生電能，并將電能供給自身的機(jī)械電氣設(shè)備使用，并進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電，也可以這樣說，水電站自身設(shè)備使用越高，所產(chǎn)生的電量以及發(fā)電的整體效率就會變低。再者說，水電站中風(fēng)機(jī)以及泵機(jī)都是較大的設(shè)備，且耗能也大，水電站在內(nèi)部照明以及辦公時也會引起電能的消耗。因此，要想減少水電站電能方面的消耗，應(yīng)從兩方面進(jìn)行入手。風(fēng)機(jī)以及泵機(jī)要進(jìn)行定期的檢查，以此保障風(fēng)機(jī)以及泵機(jī)等設(shè)備處于良好的狀態(tài)，減少因磨損或使用較久而產(chǎn)生一定的能耗；在照明以及辦公等，可以將照明設(shè)備改為節(jié)能的設(shè)備，從而減少電能方面的消耗，進(jìn)而讓水電站能并網(wǎng)出更多的電量，提高自身的整體能力。

2 水電站在實(shí)際運(yùn)行管理中節(jié)能案例分析

2.1 案例簡述

我國實(shí)現(xiàn)水力發(fā)電中最重要的站點(diǎn)就是水電站，它也是我國節(jié)能能源中最重要的方式。由于我國大量的水電站在建設(shè)，水力所發(fā)的電量在我國總用電量的比重越來越多，水力發(fā)電這種綜合社會價值高的發(fā)電方式將成為我國節(jié)能降耗的重要方式。就拿某水電站為例，水電站所配備的發(fā)電機(jī)平均裝機(jī)的容量為5000kW，一共配備了4臺發(fā)電機(jī)，一年平均發(fā)電的數(shù)量大約在6500萬kWh。而水電站方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)發(fā)電，且發(fā)電比較穩(wěn)定。因此，水電站運(yùn)行管理節(jié)能的最初目標(biāo)，將一年平均發(fā)電總量控制在6500萬kWh以上，以此提高水電站的整體能力和水平。

2.2 進(jìn)相運(yùn)行靜穩(wěn)試驗(yàn)

在水電站中，最主要的部門就是發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)的進(jìn)相運(yùn)行的靜態(tài)穩(wěn)定性試驗(yàn)可以讓相關(guān)人員更好更有效的了解到發(fā)電機(jī)的真實(shí)情況，清晰的指導(dǎo)發(fā)動機(jī)進(jìn)相的深度以及調(diào)度的命令是否符合等，保護(hù)設(shè)備等能不能正常運(yùn)行，以及發(fā)電機(jī)在進(jìn)相過程中可能會受哪一種因素，從而影響發(fā)電[2]。因此，進(jìn)相運(yùn)行靜穩(wěn)實(shí)驗(yàn)中需要相關(guān)人員慢慢減少勵磁電流，讓發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)吸收無功，進(jìn)而減少發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率，從而判斷發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。此外，水電站發(fā)電機(jī)組在實(shí)驗(yàn)時，可以從5000kW慢慢調(diào)整負(fù)荷數(shù)值，從而了解到發(fā)電機(jī)的電壓情況以及電流情況等，進(jìn)而判斷發(fā)電機(jī)在進(jìn)相深度中會受哪些因素的影響。經(jīng)試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，影響發(fā)電機(jī)進(jìn)相深度的主要原因就是母線電壓和定子電流。

2.3 進(jìn)相運(yùn)行溫升試驗(yàn)

在發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的溫升試驗(yàn)中，可以讓運(yùn)維人員更好的了解在不同有功負(fù)荷下進(jìn)相無功的變化情況，并讓相關(guān)人員了解到發(fā)電機(jī)在不同情況下有沒有出現(xiàn)異常的升溫情況，進(jìn)而了解到發(fā)電機(jī)可能存在的問題和隱患。此外，通過進(jìn)相運(yùn)行靜穩(wěn)試驗(yàn)得知，影響進(jìn)相深度是母線電壓以及電子電流[3]。在溫升試驗(yàn)中，可以控制母線電壓和定子電流，進(jìn)相深度不改變，進(jìn)而能判斷發(fā)電機(jī)在不同情況下進(jìn)相的情況，并在不同有功符合值的大小上進(jìn)行溫度方面的檢測，檢測的時間大約20分鐘以此，從而了解在不同狀態(tài)下升溫的情況。

3 水電站在實(shí)際運(yùn)行過程中能源消耗的問題

在水電站中，可能會出現(xiàn)能源消耗的情況有以下幾點(diǎn)。

（1）機(jī)組的額定負(fù)荷運(yùn)行時間比較短，如果頻繁開機(jī)和關(guān)機(jī)，就會讓機(jī)組長期處于低負(fù)荷的狀態(tài)下，增加不必要的損耗。

（2）機(jī)組的空載帶廠用電運(yùn)行造成的浪費(fèi)。

（3）不必要的水頭損失，也會給機(jī)組帶來一定的損耗，還會讓機(jī)組劇烈晃動，影響機(jī)組的安全。

（4）在實(shí)際運(yùn)行過程中，往往還會因設(shè)備問題而導(dǎo)致水資源浪費(fèi)現(xiàn)象，特別是在豐水期，如果設(shè)備出現(xiàn)問題，往往就會導(dǎo)致機(jī)組停止運(yùn)行且會造成棄水問題，給水電站帶來不利的影響。

4 水電站在實(shí)際運(yùn)行管理職工節(jié)能降耗的有效策略

4.1 機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行過程中進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善

4.1.1 將水頭進(jìn)行合理的控制

在水電站機(jī)組運(yùn)行過程中，最重要的就是水頭的控制，而水頭控制就是將上游的水量控制在一定范圍內(nèi)，以此讓水電站在任何時期都能平穩(wěn)有效的運(yùn)行。此外，如果在水源缺乏時期，水電站可以通過減少水資源出庫的水量，以此防止上游出水過快而影響水電站正常運(yùn)行[4]。如果上游的水量已經(jīng)影響水電站實(shí)際運(yùn)行時，相關(guān)人員應(yīng)進(jìn)行停機(jī)，從而進(jìn)行蓄水處理，減少因水頭過低等問題，給水資源造成不必要的消耗。

4.1.2 機(jī)組的運(yùn)行效率進(jìn)行有效提升

在水電站中，降低水資源好的主要方法是將機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行效率進(jìn)行有效提高，從而提高水電站所發(fā)電的效率以及總量。而提升機(jī)組運(yùn)行效率的方式有很多。

其一，相關(guān)人員可以根據(jù)上游水量選用不同的導(dǎo)葉開度，并根據(jù)水量進(jìn)行及時的調(diào)整，從而讓水電站的機(jī)組始終維持在有效正常的狀態(tài)。如果水電站已經(jīng)使用先進(jìn)的設(shè)備，那可以連接智能模式，通過此項連接，讓其根據(jù)來水量自動進(jìn)行調(diào)整，減少人力和成本方面的使用。

其二，將水電站機(jī)組的開機(jī)時間進(jìn)行有效的縮短。在豐水期以及枯水期上游建設(shè)的水電站機(jī)組，其自身有很明顯的水位差，特別是在枯水期，往往會面臨停機(jī)儲存水量的情況，只有等水量儲存到一定范圍，才可進(jìn)行開機(jī)發(fā)電。但水電站機(jī)組在開機(jī)時，往往需要很長的時間，隨著開機(jī)過程中，可能會造成水資源機(jī)械能的消耗，因此開機(jī)時間進(jìn)行有效的縮短也是節(jié)約能耗的方法之一。比如，在梅江中下游的某個水電站中，在使用燈泡貫流式機(jī)組時，就需要進(jìn)行短時停機(jī)，而將開關(guān)進(jìn)行有效切換，可以減少開機(jī)的等待時間，將原本充油、水等需要半個小時及以上時間開機(jī)的時間縮短到4～6分鐘。而就是這一個小小管理，就能讓水電站減少不必要資源的浪費(fèi)，從而讓水電站的發(fā)電效率得到明顯的提高。

4.2 減少廠用設(shè)備的能耗

在水電站機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中，減少能耗的方法主要有照明、辦公等。

其一，在實(shí)際工作中，相關(guān)人員在對設(shè)備進(jìn)行檢查管理時，可以有效保障設(shè)備的安全，減少問題和隱患的發(fā)生。在檢查過程中，相關(guān)人員檢查有沒有出現(xiàn)跑冒滴漏現(xiàn)象，有沒有出現(xiàn)設(shè)備不靈敏現(xiàn)象，以此保障設(shè)備的正常運(yùn)行。此外，相關(guān)人員還應(yīng)在檢查過程中對風(fēng)扇、油泵等部分進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，如果在檢查中，油泵出現(xiàn)漏油問題、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不正常等，就需要相關(guān)人員對機(jī)組進(jìn)行及時的排查，從而找出產(chǎn)生問題的根源，以此減少因故障而造成棄水和發(fā)電損耗。

其二，水電站發(fā)電機(jī)組也應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際環(huán)境來對設(shè)備的運(yùn)行功率進(jìn)行調(diào)整，從而減少能耗問題的浪費(fèi)。比如，在水電站發(fā)電機(jī)組中，由于長時間的使用就會產(chǎn)生很多的熱能，而熱能如果長時間堆積對周邊的零部件會造成一定的影響，比如，零部件提前老化等。所以，水電站應(yīng)安裝或者可以使用控制溫度的設(shè)備來進(jìn)行降溫散熱。此外，水電站所在位置決定了在日常過程中所出現(xiàn)什么類型的變化，如果水電站建立在位置靠北的地區(qū)，那就會使周邊的溫度變化較大，而靠南的位置環(huán)境變化較小。與此同時，水電站相關(guān)團(tuán)隊還應(yīng)根據(jù)周邊的實(shí)際情況對設(shè)備進(jìn)行有效控制，從而減少設(shè)備所產(chǎn)生的能耗的消耗。

其三，在水電站中，辦公設(shè)備以及照明等設(shè)備也會產(chǎn)生一定的能耗。因此，在照明系統(tǒng)中可以使用節(jié)能設(shè)備，比如，通過大自然采光或者將燈具換成節(jié)能燈具等，進(jìn)而減少不必要能耗。此外，之所以沒有提及聲敏燈具，就是因?yàn)樗娬舅谖恢迷谶M(jìn)行水力發(fā)電時有很大的噪音，因此使用聲敏燈節(jié)能的最終效果還不如光敏燈。除此之外，在辦公設(shè)備節(jié)能，也可以通過內(nèi)部學(xué)習(xí)以及培訓(xùn)等方式，將節(jié)能的意識輸入到工作人員，讓工作人員做到人走燈滅、隨手關(guān)電源等。此外，如果在市場中出現(xiàn)節(jié)能效果很好的設(shè)備，水電站人員可以考慮換成節(jié)能效果更好的設(shè)備，從而讓辦公方面更好的進(jìn)行節(jié)能。

4.3 在水電站中水頭方面進(jìn)行有效的控制

在水電站實(shí)際運(yùn)行中，難免會產(chǎn)生一些雜物等，為了更好的保障機(jī)組運(yùn)行，就需要相關(guān)人員對其進(jìn)行定期清理和檢查。如果機(jī)組有雜物或者泥沙，就會影響葉輪的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而影響水資源轉(zhuǎn)化成電能，造成水頭方面的損失。所以，水電站可以在工作中制定相關(guān)制度，比如三班倒，以此保障機(jī)組在正常運(yùn)行中不受雜物等方面的影響。此外，有利就有弊，盡管三班倒可以讓機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但一般在進(jìn)行清污時，清污機(jī)需要在空載的情況下使用，而這個過程中可能會浪費(fèi)大量的機(jī)組運(yùn)行時間，從而影響水電站的發(fā)電效率，還會導(dǎo)致水資源機(jī)械能的浪費(fèi)。如果水電站建設(shè)在黃河這樣泥沙較大的場所中，水電站就需要面臨大量的清理工作，一次清理可能需要機(jī)組空載時間達(dá)1個小時以上，不管水電站配備的一臺機(jī)組容量是5000kW還是50kW，一個小時的也是不短的時間。因此，為了更好的提高清理的效率，減少清污機(jī)所消耗的能耗，可以對清污機(jī)進(jìn)行有效的修改，可以將清污機(jī)的電動機(jī)的接法改為星型，以此讓清污機(jī)的轉(zhuǎn)速得到有效提升，進(jìn)而減少清污機(jī)清污的時間，減少水電站水頭方面的損失，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

4.4 空庫納洪提高效率并節(jié)約能源

在豐水時期，由于上游地區(qū)經(jīng)過很長時間的降水，導(dǎo)致上游的水位明顯提高，給水電站帶來很大的發(fā)電機(jī)遇。但水電站最關(guān)鍵是反應(yīng)迅速并及時開機(jī)納空。此外，在豐水時期，水電站應(yīng)與上游氣象部門以及上游水電站進(jìn)行及時有效的溝通，以便掌握洪峰所到來的時間，并提前了解未來幾天或者半月的降水情況，并估測上游的來水總量，提前進(jìn)行開機(jī)納空庫容，避免因開機(jī)不及時而造成水資源的浪費(fèi)。除此之外，使用空庫進(jìn)行納洪，還能讓水電站每年的發(fā)電量有很大程度的提升，經(jīng)濟(jì)收益也有明顯的提升。

4.5 在進(jìn)行交接班和設(shè)備巡查時應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行

減少不必要能耗的損失，讓水電站發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行，還有一種方法就是在日常維護(hù)和設(shè)備巡查過程中做到認(rèn)真細(xì)致。此外，為了有效提高維護(hù)人員的溝通交流能力，水電站應(yīng)在交接班體系方面、設(shè)備巡查體系方面進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，并嚴(yán)格落實(shí)，從而提高相關(guān)人員的工作能力。在維護(hù)人員進(jìn)行交接班時，交班人員應(yīng)向接班人員進(jìn)行有效的反饋，比如，巡查過程中未能解決的問題以及隱患等，以此保障交接過程中信息不會出現(xiàn)遺漏。此外，為了避免因人為原因而造成信息遺漏，水電站維護(hù)團(tuán)隊可以建立機(jī)組設(shè)備的檔案和設(shè)備巡視檔案，通過文件傳輸?shù)确绞竭M(jìn)行交班，讓每個交班人員都能出現(xiàn)操作印記，從而讓交接班和巡查工作更加有效。

4.6 減少因設(shè)備問題而導(dǎo)致能源消耗

在水電站中，設(shè)備問題往往會產(chǎn)生一定的能耗。大部分情況在設(shè)備出現(xiàn)問題時，就會停止運(yùn)轉(zhuǎn)，而水電站機(jī)組停止運(yùn)轉(zhuǎn)就會產(chǎn)生大量的棄水，造成水資源浪費(fèi)，還會減少水電站發(fā)電的總量。因此，就需要對水電站發(fā)電設(shè)備進(jìn)行定期的維護(hù)與檢查，盡管如此，難免在運(yùn)行過程中出現(xiàn)突發(fā)性問題，從發(fā)現(xiàn)問題一直到解決問題，開機(jī)時間越長，消耗的能源就越多。因此，在科技和信息化不斷發(fā)展下，水電站應(yīng)跟上時代的步伐，積極有效的使用先進(jìn)的設(shè)備，比如傳感器等設(shè)備對水電站發(fā)電機(jī)組設(shè)備進(jìn)行有效科學(xué)的監(jiān)控，從而掌握設(shè)備在運(yùn)行時的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過計算機(jī)平臺的整合和分析后，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)設(shè)備有沒有出現(xiàn)安全問題。如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備中出現(xiàn)安全隱患，但沒能在日常維護(hù)中進(jìn)行解決，就需要水電站派專業(yè)的人員進(jìn)行維修，從而讓水電站回歸正常運(yùn)行狀態(tài)，提高發(fā)電的效率和發(fā)電的總量。

5 結(jié)語

綜合來講，由于社會在不斷的發(fā)展，水電站運(yùn)行的需求也隨著社會的發(fā)展在不斷提升。水電站人員不僅重視平時效益，還需要重視日常工作中節(jié)能方面的管理，只有讓二者進(jìn)行有效融合，才能讓水電站更加完善，讓水電站向穩(wěn)定長久的方向發(fā)展，進(jìn)而提高運(yùn)行時的整體效益。