谈农村中小水电站节能的管理

学术论文 2018-03-09 09:59:49
    我国正在建设资源节约型、环境友好型社会,近年来随着国家经济发展的突飞猛进,可持续发展正在如火如荼的进行中,人们的节能减排意识也在逐步提高,特别是对于中小型水电站来说,节能降耗是一个值得认真探讨的课题。我国的水资源储量大、水源分布广、全国具有无数个中小型水电站,如何实现水电站的经济运行,水电站在运行期的节能管理显得非常重要。本文引用全面质量管理的观点,从人员、机器设备、材料、方法、环境五个方面来阐述中小型水电站如何进行节能的管理。
    1.通过对职工的全员培训,提高节能技能与节能意识
    笔者先后主持了一些中、小型水电站的增效扩容的改造设计工作,并对改造后的电站运行管理进行了跟踪调研,并受邀到部分增效扩容的水电站进行培训授课,笔者认为,水电站节能问题关键在于人的因素,第一,要培训员工的业务素质,从理论上知道电站怎样节能,提高节能的理论与技能水平;第二,要通过对电站员工开展全员培训,提高节能意识,这种培训方式灵活,可根据员工的实际情况采取不同的培训手段,尤其是要提高员工的节能意识,让员工在平时的生产中以及日常生活中有意识的节约各种能源:第三,要通过制度约束每一位员工,使节能制度化与常态化,制定切实可行的节能制度,将水、电等能耗指标及节能目标落实到各部门,责任到人,将岗位职责细化,将日常的节能工作和员工的效益、评优晋级等考核挂钩,提高全员的节约意识,使节能工作成为制度化与常态化。
    2.通过加强对设备的维护,减少能耗
    对水电机械设备的维护与检修是一项常态的非常重要的工作,可以采用定期维修、日常维护与紧急抢修相结合的方式进行,定期维修一般在一定生产周期内定期的对生产机械设备进行检修维护,如三年一大修,一年一小修,一般安排在汛期之前完成,及时发现设备存在的隐患:日常维护是指每天定时巡查以发现问题隐患,如水电站进水口处的拦污栅是否有上游漂浮污物堵塞,机组主轴密封是否有缺陷、导叶间隙是否漏水、闸门止水是否有缺陷、压力前池、输水渠道与管道是否渗漏,发现问题及时解决;紧急抢修是对机电设备突发的故障实施紧急维修。
    机组在某些特定时段需要空载运行,如开机后并网、机组检修后的开机试验等,这时水能全部用于水轮发电机的运转,机组为空载耗水,无上网电量。因此,力争减少机组空载运行时间和次数来降低空载耗水,如缩短机组的并网时间来减少水耗。
    3.通过优选节能设备材料,减少电耗
    由于新型的电气设备具有本身能源损耗低、散热性能好、工作温度低等优良性能,能降低能源的损耗,实现节能。因此,除了在水电站增效扩容改造设计中对变压器、开关设备、屏柜设备、电缆等主要设备选用节能设备外,在水电站运行过程中,如更换设备材料时,都要考虑优先采用新型节能的设备材料。厂区、办公系统所有照明灯具都采用节能灯具。辅助设备的电动机采用节能电机,以减少电耗。
    4.通过对技术方法的合理采用,减少能耗
    采用降低水资源损耗的方法发以节能。单位电量耗水率是衡量电站经济运行的一个重要指标,是指水轮发电机组生产1度(1kWh)电量所需消耗的水量,水轮发电机组出力的公式:N=9.81QHη或W=0.0027QHηh,而单位电量耗水率=发电耗水量/发电量=(3600·Q·T)/(N·T)=C(η·H),式中:Q为发电引用流量,单位为m3/s;H为发电净水头,单位为m;N为水轮发电机组出力,单位为kW;η为机组效率;T为时段长,单位为小时;C为常数。从单位电量耗水率公式中可以看出,决定水电站单位电量耗水率的因素主要是H、η,即电站的净水头与机组效率。因此提高发电净水头或提高机组运行效率就可以降低水资源损耗,以实现节能的要求。
    4.1提高水轮发电机的净水头。若机组效率保持不变,提高净水头可减小单位电量耗水率,从而做到节水多发电,实现节能。笔者曾设计改造过较多的农村中小水电站,特别是小型水电站,年利用小时一般在3000小时左右。在枯水期,使入库流量与出库流量保持均衡,要避免由于水位落差较大造成的水头变化;在丰水期,当入库流量大于机组满负荷发电所需流量时,开闸泄水要可尽量操作远离厂房的泄水闸门,防止泄洪弃水的水流与发电水流在同一水道集聚,以减少泄水对尾水的顶托,保证发电水头的相对稳定。
    4.2提高机组运行效率。在Q,H一定的情况下,提高机组运行效率,可以提高机组出力,增加发电量,同时降低发电耗水率。根据机组制造厂家的《水轮机运行特性曲线》和《发电机效率曲线》,在不同水头和不同负荷下要能使机组在高效率区及最优工况下运行,因此水电站技术人员要合理分配负荷、确定开机台数,制定不同时段的出力最大方案,避免机组连续运行或长期低负荷运行。
    4.3改善生产辅助系统的控制方法。生产辅助系统如油、气、水系统的电动机控制,由继电器一接触器控制改为PLC变频器控制,通风空调系统采用变频空调等。对空调系统采用自控系统调节,对办公区的空调温度进行定温开启控制。
    5.通过对生产环境的变化动态调整技术手段,减少能耗
    通過对生产环境的变化动态调整技术手段以减少能耗。根据生产环境的变化改变设备的运行方式,如:根据机组运行特性确定投入运行的机组台数及机组之间的最优负荷分配;根据季节、温度结合相应设备的功能特性,合理选择投入运行或停用加热或散热装置数量来实现生产环境温度的调节。例如发电机的冷却风机的作用是冷却发电机的定、转子的温度,正常运行情况下,夏天跟冬天的温差相差较大,而设计时考虑的是机组在极端环境温度所允许的最大温升条件下选用的冷却风机,而在冬天时,发电机定转子同样的温升不可能达到像夏天时的温度,因此,在冬天时可以减少冷却风机的运行数量,发电机定转子的温度同样可以符合要求,可以减少电耗。
    同时应用水轮发电机组余热智能供暖系统将机组放热用于冬季企业供暖,充分利用能源,减少电能消耗。
    5结语
    节能降耗是一个水电企业永恒的话题,通过对职工的全员培训以提高员工的节能意识与节能技能、通过加强对设备的维护、优选节能设备材料、对技术方法的合理采用、通过对生产环境的变化动态调整技术手段等来减少能耗,实施节能管理,真正实现水电站的节能降耗,从而降低水电站企业成本,对于提高水电站的经济效益和社会效益具有深远的现实意义。
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