水电站影响发电效率因素分析

水电站影响发电效率因素分析
摘要】水电属于一种可再生的能源，具有清洁环保的优点，在我国的经济发展
过程中扮演着重要的角色。

因此，需提升水电站的日常发电效率。

本文主要分析
和研究了影响发电效率的因素，并提出了提升发电效率的的方法，以供参考。

【关键字】水电站；发电效率；因素
1.影响发电效率的相关因素
1.1水情因素
水电站发电的过程中主要是利用水能资源，其中出力和发电量是考核水电站
的两项动能指标。

水电站的出力计算是根据不断变化的上下游的水位进行计算，
能够分析出水情的变化带来发电效率的变化。

一般当上下游的水位差基本一致时，上游的水位越高，机组的发电效率就越高。

因此，水电站实际运行过程中，要保
证足够的上游水位，以有效提高机组的发电效率。

在枯水年份，下游的水位会偏低，由于要保障基本的生活用水和农田灌溉，导致机组发电效率受到了一定的负
面影响。

在丰水年份，受到泄洪和排涝的影响，会造成下游的水位偏高，上下游
的水位差会逐渐偏小，低水头的运行会造成水电站发电效率的降低。

1.2周边工程
水电站的周边工程会对发电效率产生一定的影响。

这是由于周边工程会影响
水电站的上游水位，进而造成机组的发电效率降低。

因此，实际运行过程中，当
周边工程和水电站的发电效率产生一定矛盾时，要有效地予以控制。

例如，当水
量比较少时，应优先满足生产生活用水的需要，或者是选择可行的送水通道避开
生活用水通道，提高水电站的发电效率。

1.3清污
水电站运行过程中，如果顺水流过的杂物进入到机组，不仅会影响机组的发
电效率，甚至会给机组带来一定的安全隐患。

因此，要在上游设置相应的拦截杂
物的装置，并对拦截的杂物进行人工清理，每天至少清理两次。

同时，为了确保
清理的安全，清理前要进行停机。

为了有效减少人工清污对发电效率的影响，可
以购买回旋式清污机，在机组不需要停机的情况下，就能进行机械的运转，提高
了清污的能力，有效促进了发电量的提高。

1.4水轮机
水轮机的效率主要包括机械、容积及水力3 个方面的内容。

因此，水电站实
际运行过程中，要对机械、容积和水力 3 个方面进行提升，以有效促进水轮机效
率的提升，增强水电站的发电效率。

首先，提升水轮机的机械效率。

机组轴承和
油封的正常运行是机械效率的影响因素，因此必须要充分确保机组轴承和油封处
于相对良好的运行状态。

其次，促进容积效率提升。

必须要有效确保止漏装置和
转轮间隙之间保持正常的运行。

最后，促进水力效率的提升。

蜗壳进口经转轮到
尾水管出口是水力工作过程中的重要影响因素，因此要确保两者之间的正常运行，以有效降低泥沙的磨损和汽蚀，确保水轮机能够正常有序的运行。

其中，有效地
增加水力效率是整体机组效率提升的关键性因素。

发电运行中，效率是产生的电
能和机械能之间的比值。

一般水轮机的工作效率可以描述为水头和流量之间的函数，即效率曲线。

曲线中，水轮机的效率会随着水流量的提高而不断提高，直到
水轮机效率的最大值，然后不断减小。

为了有效防止空化和振动，对水头适当地
控制流量的波动区间。

因此，要适当地增加水力的效率，以确保水轮机高效率的
运行，实现水电站效益的不断提升。

2. 某水电站尾水淤积清理增发电效率案例
2.1工程概况
蓄水发电至今共发生了十多场洪水，洪水致使下游尾水区域淤积了大量石块、泥砂等，加之工程结束时，没有对尾水区域基建遗留围堰进行清理，严重阻碍了
机组开机时水流的排泄，使得机组运行时下游尾水水位升高，发电机组工作有效
水头减少，单位负荷耗水率增大。

为降低尾水位，提高发电水头、减少单位发电
耗水率，提高水能利用率，该水力发电厂决定实施尾水清淤工程。

2.2尾水淤积原因分析
大坝下游尾水区淤积的产生主要有以下三方面原因：
（1）该水电站从蓄水发电至今，共计发生过十多次洪水，洪水致使大坝下
游尾水区区域淤积了大量石块、泥砂等。

（2）该水电站工程完工时，没有对尾水区区域内基建遗留围堰进行清理，
造成了机组开机或泄洪时尾水回旋，从而导致石块、泥砂的淤积。

（3）在大坝下游550m处有一座交通桥（彩虹桥），桥墩的阻水也是尾水区产生大量淤积的主要原因。

2.3尾水淤积清理的必要性分析
（1）尾水区清淤工程的实施，在清淤范围内，降低了河床高程，使得该河
段行洪顺畅，行洪能力得到进一步提高。

同时，河床的降低，使得现有提防防洪
能力得到提高，保证该镇的安全度汛，保障该水电站下游人民生命财产安全。

（2）水电站尾水位抬高，降低了发电水头，影响了机组出力和电站的发电
效益，及时清挖尾水区中的淤积物，可以避免电量损失，增加发电效益。

（3）尾水区大量淤积物的清理，有利于下游河道的航运。

2.5清淤工程范围及工程量
尾水清淤工程的范围包括：该水电站下游坝下0+133.00m（机组尾水出口反
坡段末端）至该大桥范围内，但并不局限于本范围清淤，清理河床高于192.50m
高程淤积泥砂，重点对雍高、淤塞处进行清理，部分施工遗留围堰（长度约150米，顶宽约2米，顶部高程约0.5～1.5米）需要拆除并清理。

平均挖除深度约
2.0m，降低河床底部高程至192.50m。

本工程清淤量包括虚渣约54900m3和拆除
并清理遗留围堰约150米（约300m3）。

2.6尾水淤积清理方案
开挖前，采用花杆法水下测量法进行水下地形复核测量。

清淤开挖顺序按顺时针方向进行，清淤以3-5米为一个断面。

施工时用花杆
随时检查探测开挖断面，复核清淤是否按要求进行，原则上不应有欠挖，超深等。

对建筑物附近及机械无法达到的部位，采取人工开挖清淤。

尾水河道内施工便道的修筑：由于施工范围非常宽广，为进一步搞好场内运
输车辆的有序通行，在整个尾水河道清淤范围内修筑10m宽的施工便道，以确保运输车辆能到达装运区域。

根据清淤范围内淤积高度及淤积物种类，将淤积范围分为三个区域。

Ⅰ区为
江心滩，Ⅱ区为清淤范围内其他部分，Ⅲ区为水电站施工时尾水区区域内基建遗
留围堰。

由于江心滩右侧至右岸修建有临时道路，所以水电站尾水通道设在江心滩左侧。

在保证彩虹桥中墩及左岸堤防基础安全的前提下，对江心滩左侧河道进行最
大断面开挖，以降低清淤范围内的水面高程，便于清淤工作的开展。

开挖淤积物
除用以拓宽、加高江心滩至右岸临时道路外，其余装上自卸汽车运至弃渣场。

清淤按照先Ⅲ、Ⅱ区，再Ⅰ区的顺序进行施工。

人工挖掘Ⅲ区的淤积物，用自制的机动铁船或运输船将挖掘淤积物运至Ⅰ区，然后用自卸汽车运至弃渣场。

对于Ⅱ区水电站施工时尾水区区域内基建遗留围堰，在其上间隔2-3米钻设
炮眼，装设适量炸药，将围堰炸除后，人工将炸掉的石块运至Ⅰ区，装上自卸汽
车运至弃渣场。

Ⅲ、Ⅱ区清淤完成后，利用挖掘机配合自卸汽车渐退清理Ⅰ区淤积。

Ⅰ区清
淤需注意彩虹桥中墩安全，保留5#墩周围20m范围内原有的调治构造物。

最后，利用挖掘机配合自卸汽车渐退清除江心滩至右岸临时道路。

2.7尾水淤积清理效果
尾水淤积清理工程实际完成了河道淤积清理54880m3，拆除并清理遗留围堰150m约300m3，合计清理淤积量约55180m3。

尾水清淤工程完工后，经过对清
淤前后数据的统计对比，单机0.5万kw负荷时，下游水位较清淤前降低约1.1m；机组满负荷27万kw运行时，下游水位较清淤前降低约0.6m。

2.8增发电量分析计算
尾水清淤工程完工后，经过对清淤前后数据的统计对比，单机0.5万kw负
荷时，下游水位较清淤前降低约1.1m；机组满负荷27万kw运行时，下游水位
较清淤前降低约0.6m。

下游尾水位降低，机组运行水头增大，单位机组耗水率减小，同样来水的情况下，发电量明显增加。

经计算统计，2018年5月至2019年2月尾水清淤抬高水头增发电量
1858.24万kwh。

按照0.333元/kw.h上网电价计算，创造经济效益618.79万元。

短短10个月时间，不但收回了项目总投资，还盈利482.79万元，取得了良好的
经济效益。

2.9结论及建议
通过尾水淤积清理有效的降低了尾水位，抬高了机组发电水头，降低了机组
耗水率，并且通过运行取得了可观的经济效益。

但当遇到较大洪水时，经过一段
时间的运行，尾水仍会产生淤积，抬高尾水位。

建议尽量不要向尾水倾倒弃渣，
减缓尾水淤积面的抬高；建立长效机制，当发生较大洪水后，尾水位比目前抬升
超过1米时，则进行尾水淤积清理，降低尾水位。

参考文献：
[1]梁桂彬.分析小型水电站增效扩容改造关键应用技术[J].通讯世界，2018，（7）：238-239.
[2]王勇征.加强水电站运行管理根本提高发电能力[J].科技风，2017，（12）：204.
[3]林其军，曹杰.桑墟水电站发电效率影响因素及控制分析[J].水利建设与管理，2017，37（5）：64-67.。