農(nóng)村水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不可忽視的四個(gè)環(huán)節(jié)

吳加堯

（牛頭山水庫(kù)管理局，浙江臨海317000）

農(nóng)村水電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行不可忽視的四個(gè)環(huán)節(jié)

吳加堯

（牛頭山水庫(kù)管理局，浙江臨海317000）

1 概 述

農(nóng)村水電站只有確保設(shè)備長(zhǎng)期處于“安全運(yùn)行”，才能達(dá)到“高效”和真正的“經(jīng)濟(jì)運(yùn)行”。要想確保其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，在建新電站、改造老電站的設(shè)計(jì)與水電站運(yùn)行管理中，務(wù)必注重以下四個(gè)環(huán)節(jié)：一是注重區(qū)域范圍的雨水情分析；二是注重裝機(jī)機(jī)型與主結(jié)線方式的選擇；三是注重崗前培訓(xùn)與其方式；四是注重安全防范與探索創(chuàng)新。

2 區(qū)域范圍的雨水情分析

2.1 雨水情分析的依據(jù)

無(wú)論新建水電站還是老電站的技術(shù)改造，首先考慮的是該流域究竟能有多少水力資源——總裝機(jī)容量，之后再考慮如何合理開(kāi)發(fā)利用——電站座數(shù)、機(jī)組臺(tái)數(shù)以及各電站單機(jī)容量大小的選擇與“搭配”等。

水電站出力的大小由N＝AQH確定。除出力計(jì)算系數(shù)A以外，電站的出力（裝機(jī)總?cè)萘浚┐笮t決定于該站的設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)水頭。

（1）設(shè)計(jì)流量與設(shè)計(jì)水頭的確定

設(shè)計(jì)流量的確定：河流中的流量不但在一年內(nèi)的變化很大，而且年與年間的變化也很大。如果設(shè)計(jì)流量定大了，設(shè)備容量選擇很大，就不能得到充分利用。反之，設(shè)計(jì)流量定小了，設(shè)備容量就小，又不能充分利用河流中的水能，同樣造成浪費(fèi)。當(dāng)然，設(shè)計(jì)流量大小的確定跟電站的布置形式有關(guān)（引水式或堤壩式）。

設(shè)計(jì)水頭的確定：設(shè)計(jì)水頭的確定也與電站的布置形式有關(guān)。引水式水電站的設(shè)計(jì)水頭一般采用壓力前池水位和下游水位的“差”（毛水頭），再減去沿程損失。壩后式電站電站的設(shè)計(jì)水頭：上游水位采用水庫(kù)興利庫(kù)容的一半時(shí)的水位，下游水位為通過(guò)設(shè)計(jì)流量時(shí)的尾水位，上下游水位差再減去水頭損失即為該電站設(shè)計(jì)水頭。

（2）區(qū)域范圍內(nèi)的雨水情分析

假如附近有現(xiàn)成的水文資料或水電站就再好不過(guò)了，如有10a左右的各年流量資料（越長(zhǎng)越好），可將各年枯水期平均流量按大小次序進(jìn)行排列，并選擇第七或第八位的流量作為設(shè)計(jì)流量。

2.2 年利用水量分析

根據(jù)當(dāng)?shù)厮馁Y料得到多年平均徑流深Y（mm）；以地形圖圈出區(qū)域集雨面積F（m2）；即：W總＝FY103（萬(wàn)m3）；則W總為年末總來(lái)水量（含蒸發(fā)、滲透等損耗水量）。

上游若早有已建水電站或投運(yùn)多年自身“待改造”水電站，則以前10a平均年總發(fā)電量倒算出通過(guò)水輪機(jī)的年總水量，供對(duì)比分析參考之用。

2.3 改造典例

（1）谷溪岙水電站改造

該電站是谷溪岙水庫(kù)的配套電站，水庫(kù)集雨面積4.9km2，正常庫(kù)容147萬(wàn)m3，水頭320m。電站投產(chǎn)于1977年，裝機(jī)容量2×400kW；后水庫(kù)加“橡膠壩”使庫(kù)容增至163萬(wàn)m3。依據(jù)相關(guān)發(fā)電資料對(duì)以上的水情分析等，將對(duì)電站進(jìn)行技術(shù)改造，改造后電站裝機(jī)容量為2×630kW；電氣自動(dòng)化程度也得到提高，職工工作環(huán)境大為改善（集中控制）。多年運(yùn)行實(shí)踐證明，電站經(jīng)濟(jì)效益令人滿意。

（2）羊尾水電站（股份制）

該電站是徑流式電站，投運(yùn)于1988年，水頭57m，集雨面積46.5m，裝機(jī)1×500kW；后在其上游建造雙坑水電站，建有133萬(wàn)m3庫(kù)容的水庫(kù)1座。電站于2003年改造成2×630kW。經(jīng)多年運(yùn)行實(shí)踐證明，經(jīng)濟(jì)效益較佳。

3 注重裝機(jī)機(jī)型與主結(jié)線方式的選擇

3.1 裝機(jī)容量及其機(jī)型

根據(jù)以上所述，首先確定所建電站的設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)水頭和總出力（總?cè)萘浚?；再根?jù)總出力、總負(fù)荷（是否并網(wǎng)運(yùn)行等）以及廠家供應(yīng)相應(yīng)機(jī)組的可能性等，初步選定水輪機(jī)組的機(jī)型、機(jī)組臺(tái)數(shù)。

（1）從電站形式上考慮

若是徑流式電站，考慮單機(jī)相應(yīng)“小而多”或“大小搭配”，以適應(yīng)“豐水”、“枯水”間保持“細(xì)水長(zhǎng)流”，獲?！靶б孀罴选睜顟B(tài)。壩后式電站，其水位水量相對(duì)“固定”些，考慮選擇單機(jī)容量相應(yīng)大、機(jī)組臺(tái)數(shù)相應(yīng)少，其他則以此類(lèi)推。

（2）從機(jī)型性能上考慮

根據(jù)所在電站的水頭、流量等，查對(duì)《產(chǎn)品目錄》相應(yīng)技術(shù)數(shù)據(jù)等進(jìn)行分析比較——取“最高效率”者為首選，并予以確定。

（3）從廠家信譽(yù)和距離遠(yuǎn)近上考慮

重信譽(yù)及“就近”原則。

3.2 電站主結(jié)線方式確定

從目前情況看，農(nóng)村小水電站基本上均是“并網(wǎng)發(fā)電”。在確定其電氣主結(jié)線方式上應(yīng)力求“結(jié)線簡(jiǎn)單、運(yùn)行靈活、送電可靠、維護(hù)方便”；相應(yīng)“占地少、投資省”為原則。就主結(jié)線常用方式而言：有“單母線”（含有單母線分段）和“組式結(jié)線”（含發(fā)電機(jī)—變壓器組、發(fā)電機(jī)—三線圈變壓器組）等。筆者認(rèn)為：“單母線”與“發(fā)變組”（發(fā)電機(jī)——變壓器組）結(jié)線方式在農(nóng)村水電站較為適用。

（1）單母線結(jié)線方式特點(diǎn)

電氣接線簡(jiǎn)單，配電裝置造價(jià)低；若多臺(tái)機(jī)組可在母線上進(jìn)行分段——增加靈活性；在發(fā)電機(jī)母線電壓為0.4kV的水電站會(huì)普遍采用。

（2）發(fā)電機(jī)——變壓器組特點(diǎn)：減少電器數(shù)目，簡(jiǎn)化配電裝置結(jié)構(gòu)，提高工作可靠性；多用于發(fā)電機(jī)母線電壓為6.3kV或分期投入施工的水電站。

4 注重崗前培訓(xùn)與其方式

4.1 小水電站崗前培訓(xùn)的必要性

小水電生產(chǎn)特點(diǎn)是由一次能源轉(zhuǎn)換成通用性更廣、效率更高的二次能源。為確保安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行，水電站運(yùn)行、維修及管理者必須堅(jiān)持和發(fā)揚(yáng)傳統(tǒng)的“四嚴(yán)”要求：嚴(yán)密的組織、嚴(yán)格的規(guī)程、嚴(yán)細(xì)的作風(fēng)、嚴(yán)明的紀(jì)律。為此，對(duì)新建電站或通過(guò)技術(shù)改造的電站職工進(jìn)行崗前培訓(xùn)的必要性就不言而喻了。

4.2 培訓(xùn)方式與內(nèi)容

自浙江省水利廳下文要求以來(lái)，筆者受臨海市水利局邀聘，在車(chē)口溪水電站（當(dāng)時(shí)為全市小水電培訓(xùn)基地）組織全市水電站運(yùn)行工，先后分6期進(jìn)行“發(fā)證培訓(xùn)”，期間筆者擔(dān)任主講老師。后又由臺(tái)州市水電局邀請(qǐng)，聘任為臺(tái)州市水利局組織的全地區(qū)的“水電站技術(shù)骨干培訓(xùn)班”及“小水電企業(yè)管理培訓(xùn)班”的二任教師。

（1）培訓(xùn)方式

對(duì)農(nóng)村水電站職工的培訓(xùn)應(yīng)掌握以下原則：一是高、低壓機(jī)組（發(fā)電機(jī)母線電壓6.3kV或0.4kV的區(qū)別）職工分別組織培訓(xùn)；二是結(jié)合水電站實(shí)際進(jìn)行“實(shí)地”培訓(xùn)；三是技術(shù)骨干與普通運(yùn)行工有針對(duì)性地分別進(jìn)行培訓(xùn)；四是小水電行業(yè)內(nèi)應(yīng)“能”者為師。

（2）培訓(xùn)內(nèi)容

從系統(tǒng)角度來(lái)說(shuō)，新編全國(guó)小水電培訓(xùn)教材當(dāng)然是首選，它全面系統(tǒng)地介紹了水電站各方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，既專(zhuān)業(yè)又實(shí)用，可作為在短時(shí)間內(nèi)的“崗前”培訓(xùn)。

5 注重安全防范與探索創(chuàng)新

5.1 安全防范

就臨海市而言，對(duì)單機(jī)容量200kW以下水電站在安全防范上有其基本要求：市水利局統(tǒng)一印制了《臨海市小水電站運(yùn)行記錄》、《值班日志》；必須備有足夠的安全操作器具；備有足夠的各種標(biāo)示牌等。對(duì)其他電站的安全防范要求更高：要求建立“設(shè)備主人”制度等。筆者所在牛頭山水庫(kù)發(fā)電廠對(duì)安全方面要求則更高了，尤其是水電站安全防范方面，曾結(jié)合電廠的實(shí)際情況，出臺(tái)了《安全防范與設(shè)備檢修規(guī)程》，并建立了“設(shè)備主人”制度等。

5.2 探索創(chuàng)新

（1）打破“常規(guī)”，探索實(shí)踐

筆者在車(chē)口溪水電站作過(guò)大膽探索：當(dāng)年電力部門(mén)規(guī)定，無(wú)功不足要“罰”（多發(fā)有“獎(jiǎng)”）。時(shí)年，提出了保持高水位、避開(kāi)“氣蝕點(diǎn)”、堅(jiān)持“低負(fù)荷”、控制“電流值”的探索思路。即：利用前池水位計(jì)，在實(shí)踐過(guò)程中找出了三級(jí)電站各臺(tái)機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)：1號(hào)機(jī)（800kW）氣蝕嚴(yán)重區(qū)域在負(fù)荷300～310kW左右；2號(hào)機(jī)氣蝕嚴(yán)重區(qū)域在280～290kW左右。同時(shí)，打破了水機(jī)不得低于額定出力的50%以下的常規(guī)，在不超過(guò)額定電流的前提下，要求2臺(tái)機(jī)組的功率數(shù)控制在0.4～0.6左右，有功功率最低帶到期120kW。探索結(jié)果：效果顯著。

（2）在小水電管理中敢于創(chuàng)新

在水電站改造中，努力做好“自動(dòng)并網(wǎng)儀”、新型水位計(jì)、新型開(kāi)關(guān)的推廣應(yīng)用。筆者率先提出并組建了“臨海市小水電管理協(xié)會(huì)”；率先提出并實(shí)施了“水電站安全運(yùn)行許可證”制度。在牛頭山水庫(kù)電廠管理中率先提出并實(shí)施了“設(shè)備主人記實(shí)手冊(cè)”制度。

責(zé)任編輯 吳 昊

2015－04－03

吳加堯（1956－），男，工程師，主要從事水利水電工程管理工作。E_mail：20514731＠qq.com