小水电运行控制及效益分析

施达栋

摘 要： 随着我国工业化的发展，水电工程建设也逐渐提上日程。水电站不仅能够调度水电资源，从而优化社会公共资源合理配置;同时，能够根据水电利用的区域规划，搭建起区域发展的生存状态。以农村建设为例，不仅因为农村水电资源较为欠缺，也因其自身规模和区域规划限制，需要设计合理的水电站工程，减少能源损耗。本文以小水电站为例，对其运行控制的过程进行分析研究，并对其产生的效益探测。

关键词： 小水电;运行控制;效益分析

【中图分类号】TU74     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）13-0167-01

0 引言

小水电站是结合了水电站的运行特点，进行集约化创造的。这种小水电最大的优势在于能够减少运行能源的损耗，在使用过程较为便利，内部灌溉和发电系统不会产生大量负荷，也不会造成太大的噪音和能源污染。但是也存在一定的缺点，那就是由于系统构造较为简单，没有交叉双向的调水系统和调控装置，从而一旦供水渠道断水，就无法保证水电站运行。但是在农村，并没有规模较大的房屋區域，近年来城市化的发展，也转变了原有的农村单一水电利用结构，例如地下沼气、废弃储藏室以及井水等，都能作为小水电站取水和发电的有效通道。但是在利用过程，因为相关资源存在取水点不够密集、农村水电传导系统受到阻碍等情况，利用率较低。

1 农村小水电站运行控制的现状

1.1 系统功能不够完善

一般来说，农村需要设置定量的小水电系统，而在具体规划中，经过前期摸排和调研以后，对具体建设的小水电水位特征、峰值等需要借助匹配的测算仪器进行精确，随之确定农村水电站的建设规模，包括运行方式、内部构造等[1]。但是大多数农村在建设小水电时，并没有按照一系列流程进行设计。很多水电站建设在水库和厂房中间，利用拦坝和沟渠的优势，挖掘出相应的水文高差，多选取在四面开阔的地方。但是附近的许多农田也需要引水灌溉，而在疏通水渠的过程中，并没有单独对水田的引水量作出规划，很多水电站系统在进行传输时，直接跃过水田运输线，造成水田源头的泉水或者水库枯竭。以增城市的正果水电站为例，其位于梯级开发的第一级，处于相对高度较大的引水上游，集雨面积达到2200km以上，能够对周围500平方千米的果园、农作物以及水沟进行灌溉。但是这种水电站是径流式的系统，因此引水渠直接沟通水坝，储蓄水源以后导入水池，然后接通水电站，形成源源不断的供水道水系统。从而绕过了大部分平原和自留地，虽然经过后续的供给和灌溉，能够不断调节水位，缓解缺水的境况。但是实际上，由于农业用水用电是不固定的，尤其是大量的农作物会随着季节性变化而不断变化，所以对水电站的流速和灌溉面积有着限制。

近年来，农村的部分小水电站开始有意识改造机组系统，例如：对于来水流量的控制有着明确的界定，当来水流量小于40m/s，使用一台机组运行小水电站。而当来水量大于40m/s时，则运行多台机组。为了满足这一条件，小水电站建立了小型水泵观测台，运行后台控制系统，通过限位的方式，再40m这个数值处设立调节装置，当调节装置启动，机组就会转换。大部分的小水电机组都是涡形的，经过机组的转换变成水轮式，能够减少出水的负荷。当然，除此以外，对于其它几个水位也有明显控制，同时配备了足量的机组，通过这种方式控制洪水和电闸装置，尤其是处理水坝和库门，根据水位高低调节其开闸倾斜度。

1.2 性价比存在问题，人员素质与运行管理缺乏经验

大部分农村的小水电站在运行过程，缺乏专人调度。往往处理水电站的技术人员更为熟悉大水电站的操作结构。小水电虽然荷载较小，内部组成较少，却需要定期维护和保养。同时运行过程很多人员片面的进行水位调节，没有预期规划的水平，当控制系统以后才发现问题，且小水电站很难改变原有的流向，就会造成水源浪费。需要注意几个问题，其一是当上游来水流量过大，超过了250m/s，尽管三台机组全部投入了运行，依然有可能下流溢出的许多水源，在机组运行状态流失。应该在这个时候开启局部的闸门，从而有效的控制流量能够缓慢进入其它储存地，下泄流入水库。当电流和流水的运行水头较低时，需要保证三台机组能够正常运转，同时需要做好维护工作。主要监测以下几个要点：首先需要将前池栏污栅的垃圾及时清理并且保证无堵塞和淤积，因为垃圾淤积会造成水头无法处理流量下泄，流水就会出现流向偏移的情况，或者四处放射，从而造成流失损失，间接造成经济损耗。其次则是应该做好溢流水坝门闸的开发工作，对闸门的调节性进行反复检验，能够控制上流水位。如果闸门无法开闸，或者因为闸门与流速存在不稳定性，就会无法切断洪流，造成不必要的洪灾和水患。

2 小水电的效益分析

小水电工程的建设与实施，推动了农村产业结构的调整，实现了农民增产增收，对地区新农村建设具有重大的现实意义;另外，优质的水电资源带动了乡镇工业经济的进一步发展，实现了产品的提档、产业的升级，产生了巨大的经济效益;在项目的实施促进工业、农业发展的同时，第三产业也得到了很大的发展。廉价的小水电能源为地区经济发展注入了新的活力，间接提高了区域农民收入，从而使农民有能力发展其他产业，形成有效的良性循环，相互促进，使得人均GDP飞速增长。

人均GDP是衡量一个地区经济发展程度的核心指标，本节通过计算建设小水电项目后人均GDP的增量来直接反应其产生的经济效益。计算方法如下：首先利用小水电建设之前的年份统计的人均GDP数据进行回归分析，计算出不实施小水电项目的地方经济增长规律，从而预测出近期无小水电建设情况下的人均GDP[2]。然后与实际统计的发展小水电后的地区人均GDP数值进行对比，进而得出其所产生的经济效益。计算公式如下：Z（T）=X（T）一Y（T）其中，T为时间序号（年）;X（T）为第T年实际统计的小水电项目建设后的地区人均GDP数值（元）;Y（T）为第T年无小水电项目建设情况下的人均GDP数值（元）;Z（T）为第T年小水电项目实施后所产生的经济效益（元）。

3 结语

综上所述，小水电对于调节农村用水电量、改善农村生活有积极意义。同时在农村经济建设过程中能够发掘农村本土经济优势，促进水利建设的新成果。研究和分析小水电的具体运行控制结构，能够为农村发展指引方向。本文提出相关探索，望予以重视。

参考文献

[1] 张航.含小水电的配电网过电压治理方案研究[D].陕西理工大学，2019.

[2] 乔峰，吉小鹏，李庆生，许健，刘千杰，农静.接入主动配电网的小水电与冷热电联供系统协同控制[J].南方电网技术，2016，10（12）：61-67.