敖晓锋
国家电投集团四川电力有限公司乐山分公司 四川省 乐山市 614000
【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.