探讨农村小型水电站设计问题

 摘要：本文对农村小型水电站的特点、存在的问题以及提出了相应的建议作了探讨。 

　　关键词：农村小型水电站；设计；问题；建议 

　　中图分类号：U665文献标识码： A 

　　引言： 

　　   随着近年来农村水电站的快速发展，小型水电站的建设具有非常重要的意义。而设计是小型水电站建设的重要环节，小型水电站设计方案的优劣直接关系到水电工程的造价，这往往是工程能否立项的关键，而合理的设计理论和方法，既可达到降低工程造价，又可缩短工期的目的，同时也能保证小型水电站的建设质量。 

　　1农村小型水电站概念及特点 

　　1.1 农村小型水电站 

　　现阶段我国农村小型水电站，一般是指分布在广大农村地区，依靠自然水资源，在中小河流上，借助自然落差或人工增加的落差，由地方政府或集体、或个人集资兴建与经营管理的水电站，其规模一般在 5 万 kW 以下，属配套地方供电电网系统。 

　　1.2 农村小型水电站特点 

　　农村小水电站，以水网密布、自然雨水充沛的中南、华南和西南部居多，且多分布在人烟稀少的山区。在这些山区，人稀地广，居民用电负荷分散，如果用大电网覆盖，一是财力上很难实现，二是资源上严重浪费。而且，如果拟采用大电网供电，其长距离的输送线路，也给电力供应部门在资金筹措及线路架设、维护等方面带来很多困难，实现的难度可想而知。所以，    山区农村小水电，可以有效补充大电网的这一不足。 

　　农村小型水电站资源具有如下特点：建设规模可因地制宜、因环境制宜、因条件制宜，投资省、工期短、见效快。供电系统仅服务于本地区，可就地成网、就近供电，供电成本低，适合国家、地方、集体、企业甚至个人等以各种投资形式进行开发。小水电站分散在广大山区或农村，可吸收广大山区和农村的剩余劳动力就业，带动和促进落后地区经济发展。作为全国水电资源的后备力量，在电力整体结构调整和规划中，具有不可忽视的战略地位。小水电在生产过程中，不排放温室气体和有害气体，符合可持续利用和可持续发展原则。 

　　2农村小型水电站设计存在的问题 

　　2.1装机容量偏小 

　　在设计上由于没有充分的掌握水文资料，对地势和山形等地理概况了解不全面，没有经过精确计算，因此，存在多处小水电站的装机容量偏小，影响了发电效率。 

　　2.2水轮发电机组选型不当 

　　   由于电站的设计方案没有体现科学合理性，使得水轮发电机组选型不当，发电模式不合理。 

　　2.3励磁系统不能适应并网运行 

　　   因为电站的主要设备选型也不够合理，造成励磁系统不能适应并网运行。 

　　2.4，水电站的经济效益低 

　　   自动化程度和环保节能在没有达到水利部《农村水利技术现代化指导意见》的要求的情况下，造成了水能资源利用率低，水电站的经济效益也很低。 

　　3农村小型水电站设计建议 

　　3.1根据不同类型电站特点，选择合适的水轮机机型及电站装机台数 

　　利用水力发电，水轮机是关键。如何根据不同的水力参数，选择合适的水轮机，是一座电站建设成功与失败的关键所在。水轮机根据水力作用的不同，可分为反击式水轮机和冲击式水轮机两大类。 两大类中，又可分为混流式、轴流式、贯流式、水斗式、斜击式和双击式6种型式。在这6 种型式水轮机中，不同的型式有不同的适应水头、流量和高效率区域。农村小型水电站的建设必须按不同型式水轮机的固有特性来选择水轮机及装机台数。在进行经济技术比较时，首先应满足技术上的要求。如低水头电站选择轴流定浆式水轮机，因其高效率区比较窄，在同样的装机容量下，有调蓄性能，额定流量能保证的水库电站可选择一台机组以节省投资；流量不能保证的径流式电站可选择2台或2台以上机组，以适应不同流量情况下机组高效率运行的需要。对于适用于高水头电站的冲击式机组，因其高效率区较宽，为节省投资，可尽量选择装机一台。但不管何种型式的电站最终选择几台，还应进行经济和技术两方面的详细比较后再确定。 

　　3.2修建梯级电站旁通引水渠，以适应上级电站检修时，下级电站发电的需要，避免弃水损失 

　　农村小型梯级电站中，下级电站一般都是直接引用上级电站的尾水发电，目前, 我国农村小型梯级水电站兴建中，往往忽视了修建上下级电站间检修时用的旁通渠，因此，在上级电站进行常规性检修或临时性抢修时，上游来水就无法进入下级电站引水渠，下级电站不得不停发，从而造成发电损失。这种损失对于没有调蓄水库调节的龙头电站的多级开发径流式梯级电站来说尤为明显。而修建一条旁通渠，一般距离都较短，技术上也不难解决，所需投资在整个电站的建设投资中所占的比例并不大。因此，为充分利用宝贵的水力资源，发挥小流域梯级开发电站的整体效益，修建梯级电站旁通引水渠是必须加 以考虑和重视的问题。 

　　3.3因地制宜，选择合适类型的电站压力水管 

　　压力水管是水电站的重要输水设备，如选择不当，容易引发电站重大事故。压力水管选择，除了满足承受水压的需要外，还必须考虑电站所在地的自然条件，选择合适的类型。如定型制造的钢丝网水泥管，因其连接后的伸缩调节范围小，根据本县的建设实践，只适应日夜温差不大的地区和200m以下水头电站。对建于温差较大地区的电站特别是高水头电站，宜采用钢制压力水管为好，而不宜选用钢丝网水泥管。 

　　3.4尽量扩大径流式电站前池容量，增加调蓄性能 

　　为鼓励建设具有库容和调峰能力的电站，目前，各地对小水电的上网电价正在逐步实行丰枯季节差价和峰谷电价，这无疑是对径流式电站发展的一种限制。因此，为充分开发当地的水力资源，并使所建电站有较好的经济效益，在不具备建造调蓄水库的地区建设径流式水电站，其前池容量应打破传统的设计规定，尽可能扩大，建成具有日调节或不完全日调节性能的前池，丰水期降低谷电系数，枯水期夜蓄日发，增加峰电电量。 

　　3.5设置电站运行自动并网装置，提高并网速度，减少空载水耗 

　　现在建设的农村小型水电站，大部分都是与大网或地区小网联网运行的电站。电站的并网操作，除了事关电站和电网的安全外，其上网的快慢，还直接关系到机组空载水耗的多少。而目前农村电站的运行人员，特别是新建电站的运行人员，操作水平还较低，手动并网时间一般都在 15min 左右，有的甚至需半个小时才能并上，这就造成了无谓的水量浪费，影响电站的发电效益。由于径流电站来水的不稳定(特别是枯水季节)，开停机比较频繁，这种浪费就更加明显。而在电站建设时设置自动并网装置(一般使用 ZTQ系列自动准同期并网装置即可)，花钱不多(每台约500元)，却能有效地减少机组并网的空载水耗。根据对本县未设置自动并网装置和设置自动并网装置的电站所作的统计对比，后者并网操作时间一般只需前者正常操作时的三分之一，节水效果明显。 

　　4结语 

　　小型水电站设计是电站建设的重要环节，设计方案的优劣直接关系到水电工程的造价，这往往是工程能否立项的关键，而合理的设计理论和方法，既可达到降低工程造价，又可缩短工期的目的，同时也能保证小型水电站的建设质量，这对小型水电站的建设具有非常重要的意义。