水电站运行管理节能措施及运用效果分析

近年来，我国高度重视能源节约和环境保护，并出台一系列政策鼓励水电站开展节能降耗工作，在此背景下深入研究水电站运行管理节能措施及运用效果有重要意义。通过采取科学合理的节能措施能够提高水电站的能源利用效率，降低能耗，能够增加水电站的经济效益，并减少对生态环境的影响，促进水电事业的可持续发展。

一、水电站运行管理的意义

水电站运行管理是保障水电站安全稳定运行的核心环节，从能源供应角度分析，水电站通过利用水资源进行发电为社会经济发展提供了大量的清洁能源，有效的运行管理能够确保水电站按照电网需求稳定发电，提高供电的可靠性，满足工业生产、居民生活等各领域对电力的需求。从经济效益角度分析，科学的运行管理能够提高水电站的发电效率，降低运营成本，通过合理的设备维护、优化的运行调度等措施能够减少设备故障停机时间，提高机组的利用效率，并增加发电量。从生态环保角度分析，合理的水库调度能够保障下游生态流量，维护河流生态系统的平衡。

二、水电站运行管理节能措施

（一）设备优化节能措施

在水电站中，设备问题往往会产生一定的能耗。大部分情况在设备出现问题时，就会停止运转，而水电站机组停止运转就会产生大量的弃水，造成水资源浪费，还会减少水电站发电的总量。因此，就需要对水电站发电设备进行定期的维护与检查，尽管如此，难免在运行过程中出现突发性问题，从发现问题一直到解决问题，开机时间越长，消耗的能源就越多。因此，在科技和信息化不断发展下，水电站应跟上时代的步伐，积极有效的使用先进的设备，比如传感器等设备对水电站发电机组设备进行有效科学的监控，从而掌握设备在运行时的数据，并经过计算机平台的整合和分析后，进而发现设备有没有出现安全问题。设备是水电站发电的核心载体，优化改造设备是实现节能的主要途径，水轮机与发电机的运行效率直接影响整体能耗，在水轮机方面，通过对转轮进行优化设计和工况调整能够提高水轮机的水力效率。

（二）运行调度节能措施

科学合理的运行调度是水电站实现节能的主要方法，工作人员可以通过采用先进的水文监测技术和预测模型，准确预测未来一段时间的来水量，根据来水情况合理安排发电负荷，避免因来水预测不准导致的弃水或发电不足现象。梯级水电站之间存在着密切的水力联系，通过统一协调各水电站的运行方式联合调节上下游水库，提高整个梯级水电站的水资源利用率。在汛期既要保障防洪安全，又要尽可能提高发电效益，通过制定科学的防洪调度方案，在确保大坝安全的前提下合理利用洪水进行发电，减少弃水损失。合理分配机组负荷和组合方式能够提高机组的运行效率，工作人员根据机组的能耗特性和运行状况将负荷分配给效率较高的机组，避免部分机组在低效区间运行。低谷负荷时电网用电需求较低，可适当减少运行机组数量，使运行机组在较高负荷率下运行，提高机组效率，对于停机的机组做好维护保养工作，为高峰负荷时段的启动做好准备。

（三）技术创新节能措施

随着科技的不断发展，技术创新为水电站节能提供了新的动力，智能化监控系统的应用能够实现对水电站运行状态的实时监测和精准控制，从而提高节能效果。工作人员利用人工智能算法对历史运行数据、来水数据及气象数据等进行分析，建立节能运行模型，为水库调度、机组负荷分配等提供优化决策建议。还可以利用三维建模技术构建水电站的数字孪生模型，将设备的设计参数、运行数据及维护记录等整合到模型中，实现对设备运行状态的可视化监测和预测性维护。通过对设备故障的提前预测和及时维护，减少设备故障停机时间，降低因故障导致的能源浪费。泄洪能量回收技术探索为减少泄洪能量损失提供了可能，在泄洪过程中，水流蕴含着大量的能量，通过安装小型水轮发电机组等设备将泄洪能量转化为电能，实现能量的回收利用。通过对厂用电系统进行合理规划和改造，采用高效的变压器、电缆等设备减少输电线路的能量损耗。同时，优化分配厂用电负荷，避免负荷集中导致的能耗增加。

三、水电站运行管理节能措施运用效果分析

（一）能效指标改善分析

能效指标是衡量水电站节能效果的主要依据，实施节能措施能够明显改善各项能效指标，发电水耗率是反映水电站水资源利用效率的重要指标，通过采取设备优化、运行调度等节能措施，发电水耗率呈现下降趋势。例如，水轮机转轮优化后水流能量转化效率提高，在相同发电量的情况下所需的水量减少，从而降低了发电水耗率。机组平均运行效率提升幅度较大，通过对水轮机、发电机等设备的优化改造和维护保养减少了设备的能量损耗，提高了机组的运行效率。同时，合理的机组负荷分配和运行调度使机组尽可能在高效区间运行。某水电站在实施一系列节能措施后机组平均运行效率提高了 3%～5% ，明显提升了发电能力[1]。

（二）经济效益评估

实施节能措施虽然需要一定的前期投资，但从长期来看能够带来明显的经济效益，节能改造投资与成本回收分析显示，合理的节能改造项目具有较短的投资回收期。以水轮机转轮优化改造为例，虽然改造需要投入一定的资金，但改造后因发电量增加和能耗降低带来的收益能够在较短时间内收回投资成本。某水电站水轮机改造投资为 500 万元，改造后每年增加发电量1000 万kWh，按照上网电价0.3 元/kWh 计算，每年可增加收入300万元，投资回收期约为1.7 年[2]。

（三）环境效益分析

碳排放减少量计算显示，节能措施能够有效降低碳排放，水电站发电过程中不产生碳排放，但在设备运行、维护等过程中会间接消耗能源产生碳排放。通过节能措施降低发电量消耗和设备能耗减少了对化石能源的依赖，从而降低了碳排放。某水电站实施节能措施后，减少碳排放约5000 吨，对改善环境质量做出了积极贡献。应用水库优化调度、水资源循环利用等技术能够提高了水资源的利用效率，通过合理的水库调度减少了弃水损失，使更多的水资源转化为电能，水资源循环利用技术的应用减少了新鲜水资源的消耗，实现了水资源的可持续利用。合理的水库调度保障了下游生态流量，维护了河流生态系统的稳定，为水生生物提供了良好的生存环境，减少弃水也降低了因洪水排放对下游河道和周边环境的冲击，减少了对周边环境的影响。

结束语

水电站运行管理节能是实现能源节约与可持续发展的主要方法，通过设备优化、运行调度、技术创新和管理机制完善等节能措施能够有效提升能源利用效率，降低能耗并产生多重效益。设备改造维护能够明显提高运行效率，优化调度实现水资源合理利用，智能化技术强化节能管理，完善机制激发全员参与积极性。实施后，能效指标明显改善，发电水耗率降低、机组运行效率提升、厂用电率下降，经济效益显著，节能改造投资回收期短，设备寿命延长节约成本，环境效益突出，减少碳排放，提高水资源利用率，维护生态稳定。

参考文献：

[1] 邓家平. 水电站运行管理节能措施及运用效果分析[J]. 小水电,2024,(05):38-40.

[2]蓝辉.水电站运行管理节能措施分析及运用效果[J].城市建设理论研究(电子版),2023,(22):205-207.