臨沂市濱河景區(qū)提高水電站經(jīng)濟(jì)效益的探討

馮幼艷

臨沂市園林局（濱河景區(qū)管委會(huì)辦公室）

臨沂市濱河景區(qū)提高水電站經(jīng)濟(jì)效益的探討

馮幼艷

臨沂市園林局（濱河景區(qū)管委會(huì)辦公室）

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，小水電站的開(kāi)發(fā)建設(shè)應(yīng)特別注重經(jīng)濟(jì)效益分析。針對(duì)在沂河、祊河城區(qū)段沿線(xiàn)梯級(jí)開(kāi)發(fā)的三座水電站的具體情況，分析提高水電站經(jīng)濟(jì)效益的途徑和具體措施。

小型水電站；經(jīng)濟(jì)效益；方法及思路

前言

目前，我國(guó)小水電開(kāi)發(fā)快速發(fā)展，取得了可喜的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，小水電的開(kāi)發(fā)利用應(yīng)特別注重效益分析。盡量采用低壓機(jī)組可節(jié)約電站投資，采取梯級(jí)開(kāi)發(fā)或跨河溪流引水，增加發(fā)電水量，充分利用水能資源，提高電站發(fā)電量，有利于提高電站經(jīng)濟(jì)效益，縮短投資回收年限。

濱河景區(qū)現(xiàn)有三座水電站投入發(fā)電運(yùn)行，其中，小埠東橡膠壩水電站建有兩座水電站，一座建成于1998年并投入發(fā)電運(yùn)行，另一座屬于一級(jí)電站的擴(kuò)建電站，于2009年投入發(fā)電運(yùn)行，機(jī)組均采用軸流定漿立式機(jī)組；第三座水電站位于濱河景區(qū)柳杭橡膠壩左岸，機(jī)組采用貫流式臥軸機(jī)組。以上三座水電站據(jù)不同地理位置及壩前來(lái)水量，為最大限度利用河道水資源，設(shè)計(jì)成不同機(jī)組型式，機(jī)組投入運(yùn)行以來(lái)每年均創(chuàng)造了良好經(jīng)濟(jì)效益，投資成本已回收或正在回收。現(xiàn)就三座電站運(yùn)行管理中，如何提高經(jīng)濟(jì)效益予以探討。

一、沂河概況

沂河又名沂水，全長(zhǎng)500余公里，流域面積1.16萬(wàn)平方公里。在臨沂以上主要為山丘區(qū)，水土流失嚴(yán)重。支流多由西側(cè)匯入，呈不對(duì)稱(chēng)樹(shù)枝狀，屬山水性河道，水流急，洪峰高，暴漲暴落。臨沂以下，進(jìn)入平原，河道寬淺，主要靠筑堤排洪。上游建設(shè)了田莊、跋山、岸堤、唐村、許家崖和昌里等大、中、小型水庫(kù)數(shù)百座，攔洪蓄水，防汛調(diào)度，水力發(fā)電，發(fā)展灌溉及水產(chǎn)養(yǎng)殖。分沂入沭水道從臨沂南沂河?xùn)|岸彭道口起，往東至沭河西岸臨沭縣大官莊，長(zhǎng)20.2公里，底寬200～210米，設(shè)計(jì)與校核泄洪流量各為4000與5000立方米/秒，經(jīng)新沭河于江蘇省臨洪口入黃海；邳蒼分道洪則自沂河西岸江風(fēng)口至中運(yùn)河?xùn)|岸江蘇省邳縣的灘上村，設(shè)計(jì)泄洪流量3000立方米/秒，經(jīng)中運(yùn)河、駱馬湖入新沂河下泄。通過(guò)初步治理，使兩岸66萬(wàn)多公頃農(nóng)田消減了水旱災(zāi)害，部分地區(qū)建成商品糧基地。沂河充沛的水資源，水力發(fā)電事業(yè)正在興起。從上世紀(jì)末至2009年，臨沂在沂河、祊河城區(qū)段河道上建設(shè)了多處橡膠壩以及號(hào)稱(chēng)北方最大的平原水閘的劉家道口水利樞紐，形成了集景觀、蓄水、防洪為一體的城區(qū)段水利工程，總庫(kù)容達(dá)1.62億m3。

二、提高水電站經(jīng)濟(jì)效益方法及思路

2.1 汛期在滿(mǎn)足防汛要求的前提下，抬高橡膠壩壩高，提高壩前水位，利用高水位區(qū)發(fā)電。

2.2 合理選擇水電站運(yùn)行方式，盡量使機(jī)組在高效區(qū)運(yùn)行。

2.3 降低尾水渠底板高程，提高機(jī)組出力。

2.4 降低糙率系數(shù)，減少水能損失。

2.5 減輕汽蝕問(wèn)題。

2.6 合理調(diào)整功率因數(shù)。

2.7 減少電氣損耗，提高供電效率。

三、解決問(wèn)題的具體辦法

3.1 使機(jī)組在高水位下運(yùn)行

據(jù)歷年水文資料（見(jiàn)下表），沂河在6-9月份進(jìn)入汛期，降雨頻繁，上游來(lái)水量大，其間，配合橡膠壩管理單位做好洪水調(diào)度，執(zhí)行汛期控制運(yùn)用方案，確保汛期安全的前提下，合理控制壩前水位，使機(jī)組在高水位大流量的高效區(qū)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益。

小埠東橡膠壩上游平均來(lái)水情況表

3.2 合理選擇水電站機(jī)組運(yùn)行方式，盡量使機(jī)組在高效區(qū)運(yùn)行

擬通過(guò)技術(shù)手段，在水輪機(jī)進(jìn)水管道上安裝超聲波流量計(jì)，以隨時(shí)監(jiān)測(cè)水輪機(jī)的流量即時(shí)值，然后與發(fā)電機(jī)的功率進(jìn)行比較，得出發(fā)電機(jī)的效率流量比，通過(guò)調(diào)整水輪機(jī)的開(kāi)度大小以使這個(gè)值達(dá)到最大，就是水輪機(jī)的最高運(yùn)行效率點(diǎn)或區(qū)域。通過(guò)水輪機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)使水輪機(jī)始終運(yùn)行在高效區(qū)，從而能夠發(fā)最多的電。

3.3 降低尾水渠底板高程，提高機(jī)組出力

合理降低尾水渠底板高程，提高機(jī)組出力。小埠東電站老站三臺(tái)160KW機(jī)組，經(jīng)過(guò)十年運(yùn)行發(fā)電，發(fā)現(xiàn)一問(wèn)題，即使在高效區(qū)機(jī)組很難達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷160KW發(fā)電運(yùn)行，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研分析，認(rèn)為水電站尾水渠存在直角轉(zhuǎn)彎，導(dǎo)致尾水出口雍水位高（比設(shè)計(jì)尾水位高700～800mm），致使下泄流速變慢，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)速度降低，影響機(jī)組出力。經(jīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行反復(fù)測(cè)量比對(duì)，發(fā)現(xiàn)水電站下游河道高程同橡膠壩工程同期設(shè)計(jì)，小埠東橡膠壩下游經(jīng)過(guò)三年行洪沖刷逐漸形成新的穩(wěn)定狀態(tài)，電站尾水下游河床比照建壩前實(shí)測(cè)河床高程平均下切0.9m，通過(guò)對(duì)尾水渠砼底板高程降低1米的改造，既解決了尾水雍水的問(wèn)題，仍保持尾水管出口處0.5m的淹沒(méi)水深，避免出現(xiàn)氣蝕工況，機(jī)組滿(mǎn)負(fù)荷率大大提高。電站的發(fā)電量同改造前相比提高了20%。

3.4 降低糙率系數(shù)，減少水能損失

小埠東電站新站引水渠全長(zhǎng)150米，由于采用明渠引水，加之引水渠過(guò)長(zhǎng)，為減少水能損失，我們采取了引水渠底板及兩側(cè)墻體用1：15水泥砂漿打底，用水泥漿抹面，提高光滑度，降低渠道糙率系數(shù)，減少水的動(dòng)能損失，提高機(jī)組出力。

3.5 減輕機(jī)組汽蝕問(wèn)題汽蝕是流經(jīng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的水流局部壓力下降到臨界壓力（一般接近汽化壓力）時(shí)，水中氣核成長(zhǎng)為汽泡，汽泡的聚積、流動(dòng)、分裂、潰滅過(guò)程的總稱(chēng)。汽蝕一旦產(chǎn)生，會(huì)破壞水輪機(jī)的過(guò)流部件，如導(dǎo)葉、轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)輪室等，使運(yùn)行中的機(jī)組產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，噪音增大，機(jī)組效率降低，縮短了機(jī)組的檢修周期，增加了機(jī)組檢修的復(fù)雜性，對(duì)機(jī)組及水工建筑物都是致命危害。預(yù)防汽蝕產(chǎn)生，要根據(jù)機(jī)型特點(diǎn)及電站運(yùn)行條件，合理擬定水電站運(yùn)行方式，關(guān)鍵是避免機(jī)組長(zhǎng)期在低水位、低出力區(qū)運(yùn)行。另外，縮短檢修周期，采用以小修為主的檢修方法，在汽蝕初生期及時(shí)檢查、處理，避免出現(xiàn)汽蝕凹坑。

3.6 合理調(diào)整功率因數(shù)

合理調(diào)整功率因數(shù)。并網(wǎng)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)，電力部門(mén)要求是比較嚴(yán)格，規(guī)定功率因數(shù)必須為0.8為標(biāo)準(zhǔn)，低0.01獎(jiǎng)當(dāng)月上網(wǎng)電費(fèi)的0.1%，高0.01罰當(dāng)月上網(wǎng)電費(fèi)的0.5%，即獎(jiǎng)一罰五的規(guī)定。電力部門(mén)的規(guī)定雖然十分嚴(yán)格，但我們電站在不同季節(jié)，根據(jù)水量和負(fù)荷變化的特點(diǎn)，合理地調(diào)整發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)，每年不但保證自供區(qū)無(wú)功負(fù)荷的需要，而且還受電網(wǎng)多發(fā)無(wú)功的獎(jiǎng)勵(lì)。

對(duì)于徑流式?jīng)]有調(diào)節(jié)能力的小水電站，在雨季水量充足時(shí)，電站內(nèi)多臺(tái)機(jī)組都能滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，這時(shí)應(yīng)把發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)調(diào)到0.85～0.9左右，讓發(fā)電機(jī)多發(fā)有功，少發(fā)無(wú)功。《發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程》中規(guī)定：功率因數(shù)以0.8為宜，不得超過(guò)0.95，必要時(shí)方可在功率因數(shù)為1的情況下運(yùn)行。說(shuō)明功率因數(shù)調(diào)整稍高一點(diǎn)符合規(guī)程要求。另一方面，在滿(mǎn)足負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，功率因數(shù)不宜調(diào)得太低。這是因?yàn)椋?dāng)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)從額定值到零的范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)，它的有功出力應(yīng)根據(jù)轉(zhuǎn)子電流的允許值而適當(dāng)降低，因功率因數(shù)愈低，定子電流的無(wú)功分量也愈大，轉(zhuǎn)子電流也愈大，這可能使轉(zhuǎn)子線(xiàn)圈溫度超過(guò)允許溫升，所以在滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)必須把發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)調(diào)高。

汛期水量充足時(shí)水電站提高功率因數(shù)運(yùn)行，多發(fā)有功、少發(fā)無(wú)功，對(duì)于電網(wǎng)也是可行的。因在汛期機(jī)組開(kāi)的多，電網(wǎng)的無(wú)功負(fù)荷也相對(duì)過(guò)剩，并不會(huì)因小水電站機(jī)組在汛期功率因數(shù)適當(dāng)提高了，電網(wǎng)內(nèi)的無(wú)功負(fù)荷就會(huì)減少很多。如一旦電網(wǎng)功率因數(shù)太低，可以臨時(shí)投入電容器裝置，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。

并網(wǎng)運(yùn)行的水電站，由于在枯水期來(lái)水量減小，機(jī)組都不能滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，這時(shí)可以把發(fā)電機(jī)功率因數(shù)調(diào)低到0.7～0.75左右。在有功不變的情況下，盡量多發(fā)無(wú)功。

3.7 減少電氣損耗

三座電站擬增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償屏，減少發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率，降低發(fā)電機(jī)的電氣損耗。發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償屏發(fā)送，這樣發(fā)電機(jī)可以提高功率因數(shù)運(yùn)行，減小無(wú)功分量的電流，減少了鐵損及銅損量。

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[2]胡昌榮，余梓江.水輪機(jī)汽蝕及其處理措施重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012年01期

[3]周忠育.提高小水電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)措施.浙江水利科技，2001