我國農村小水電工程整體水平近些年有了質的飛躍，但是發電效率效率不高是一個制約農村小水電工程發展的絆腳石，本文就針對這一問題進行分析，并提出了農村小水電工程利用水輪機提高水電站發電效率的措施。

　　《中國農村水利水電》為水利電力專業技術刊物。宣傳國家有關農村水利水電工作的方針政策，總結推廣我國農村水利水電建設及管理經驗，交流科研成果，溝通信息，為農業現代化服務。主要內容和欄目：水資源利用、灌水技術、輸水技術、農藝節水、灌溉制度、技術經濟、灌溉設備、灌溉自動化、節水與生態、工作經驗、工程管理等。讀者對象為從事節水灌溉行業的水利、農業、林業、機械及相關領域的技術人員、管理人員。

　　《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十二個五年規劃的建議》中，提出在保護生態的前提下積極發展水電，標志著我國的水電開發已經完全進入生態制約階段。本文首先分析了小水電工程中的水輪機和發電效率的關系，論述了影響小水電工程中水輪機發電效果的因素。

　　水電作為清潔和可再生能源，為我國的經濟和社會的可持續發展發揮著積極的作用，據統計2010我國水電裝機占電力總裝機的22.3%【1】。。黨的十八大報告提出要“支持節能低碳產業和新能源、可再生能源發展，確保國家能源安全”，可見，積極發展水電有著十分重要的戰略意義。農村小水電作為水電的重要組成部分，經過幾十年的艱苦奮斗，取得了很大成就，截至2010年小水電裝機5840萬Kw,占全國水電總裝機27%以上【1】。隨著我國生態文明建設的不斷推進，經濟、社會的不斷發展，人民群眾生活水平和生活質量的不斷提高以及我國電網系統的完善，為農村小水電的發展提供了廣闊的空間【2-3】。但是當前農村小水電工程開發中的發電效果不高與發電成本過高等問題還仍然存在【4】。提高小水電站的發電效率、增強水電站的發電能力，作為十二五小水電發展的重點列入國家水電發展規劃。本文為此以水電站水輪發電機組效率為主要內容，探討農村小水電工程的開發與提高發電效率的措施。

　　1、 小水電工程中的水輪機和發電效率的關系

　　水輪機的效率由水力效率、容積效率和機械效率三部分組成，對運行中的水電站，要提高機械效率，則須保證機組的油封和軸承等的良好運行;要提高容積效率，則必須保證轉輪間隙正常和止漏裝置良好;而要提高水力效率，則應盡可能減少蝸殼進口經轉輪至尾水管出口整個流程的沿程水頭損失和局部損失，減少汽蝕和泥沙磨損，使水輪機的運行工況盡可能符合設計工況【5】。同時水輪機效率是產生的機械能和水的勢能之比。同樣發電機效率是所產生的電能和機械能之比。水輪機效率通常表示為有效水頭和流量的函數，通常稱為效率曲線。當流量增加時，水輪機的出力和效率也相應增加，直到效率達到最大值，然后開始下降。為避免振動和空化，對于每個有效水頭，限定允許的流量變化范圍。因此提高水輪機的水力效率是提高水輪機組效率的主要因素，也是提高整個水電站效率的主要途徑。應盡可能保證機組在高效率區運行，從而提高電站的經濟效益【6】。

　　2、影響小水電工程中水輪機發電效果的因素

　　改造升級老水電站、提高發電效率是十二五小水電發展的重點之一。影響水輪發電機組效率的因素很多，主要有以下幾個方面，水輪機與發電機的傳動裝置的影響。半交叉傳動比平行傳動效率差，平皮帶傳動比三角皮帶傳動效率差，效率最高的為直聯運行。在水頭一定、流量一定的情況下，應盡量避免在機組額定輸出的40%以下運行，當兩臺機組都在半負荷運行時，應停一臺機組，讓另一臺機組在滿負荷狀態下運行。應注意機組的溫升，發電機的定子、轉子及其勵磁裝置的溫度過高，將影響發電機的效率【7】。

　　3、 農村小水電工程利用水輪機提高水電站發電效率的措施

　　3.1 優化水輪機組

　　水輪機定子部份：拆除發電機定子線棒、鐵芯壓板、壓指、定子鐵芯拉伸螺桿、舊鐵芯沖片、舊固定片，清理機座;按《定子鐵芯裝壓規程》掛裝定位筋、鐵芯疊片。鐵芯疊片過程中進行分段預壓、整體熱壓，鐵芯疊片完成后按相關標準檢驗各項參數：按GB8564.88標準進行鐵損試驗合格;端箍安裝，按《定子工地下線工藝守則》安裝定子上下層線棒，槽電位處理，打槽楔。水輪機參數測試：空載、短路、效率、溫升、通風等各項性能試驗。發電機轉子絕緣處理：轉子磁極全部拔除，磁極表面清洗，縫隙封堵;轉子磁軛通風溝除塵清洗;轉子磁極鍵部份更換;轉子測圓并處理圓度;發電機通風改造;拆除原機上下風扇和相應的水平和立式擋風板，簡化風路結構;在轉子磁極上下端利用原機把合風扇的螺桿，把合一圈高強度玻璃鋼旋轉風斗，增強定轉子氣隙壓頭，提高定子有效段風量;封堵定子上下端線圈根部區域，強化上下齒壓板區域的散熱等

　　3.2 優化運行過程

　　農村小水電工程要在滿足水庫防汛抗洪、安全度汛的前提下，服從電力系統容量平衡和調度命令，兼顧綜合利用的要求，按水電站發電量最大化、耗水量最小化為基本準則。短期優化運行應以長期優化運行方案為依據，要充分發揮水庫的調節性能，提高電力系統的調峰能力。站內優化運行要按照水輪機組間最優負荷分配的方法，要結合機組原型效率特性曲線，采用等微增率法或動態規劃法，進行最優負荷分配。站外優化應遵守電網電壓(或無功)考核要求，在高水頭、大雨情時盡量按高功率角狀態下運行，少發無功、多發有功。

　　3.3 監測運行效率

　　我國農村小水電很多，而在這些電站中，設備老化、技術落后、效率低下的占了很大的比重，所以對老電站進行效率實測，進行挖潛改造，是提高水電站經濟效益的有效途徑。利用計算機測控技術進行水輪發電機組運行效率的實時監測，指導機組優化運行，對提高水輪發電機組的運行效率、降低運行成本、減少運行故障等具有重要意義。有學者介紹了一種新型的小型水輪發電機組優化運行系統。其系統是在吸取有關開發的經驗和教訓基礎上，采用較新的元器件進行設計，系統的軟件設計嚴格遵循軟件工程的基本原理。合理進行模塊分割、功能劃分，強化人機界面的交互性，突出考慮了可維護性。是新型的小型水輪發電機組優化運行系統，也是新型嵌入式DSP的應用系統。在體系結構方面，根據相關國內開發經驗，確定了以DSP系統為前臺數據和動作執行控制單元，PC機為運算、操作、管理主體，不參與DSP系統內部的操作和數據處理，僅在需要數據時選通DSP系統，使得系統模塊化程度較高，符合當前計算機系統“封裝”的思想，提高了系統的穩定性，有利于系統維護，也使得該系統可以適用于不同的水力發電廠的改造。同時系統設計充分考慮到實時性特點，采用有效的軟件設計方法，確保了數據采集、通信、控制的實時性。實際運行效果表明，整個系統的穩定性，受到用戶好評。同時軟件的用戶控件方式設計，為不同水力發電廠的使用提供了設置上的方便，有利于推廣應用及軟件升級。

　　總之，水電工程開發與提高發電效率，不僅對農村小型水電站的經濟運行有意義，而且對農田大面積灌溉運行都將起到良好的作用。相信隨著科學技術的進一步發展，農村小水電工程開發與提高發電效率必將得到進一步發展。

　　參考文獻：

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　　[2]湯楚宙，蘇愛華，謝方平，等.湖南省可再生能源開發利用及發展對策[J].湖南農業大學學報(自然科學版)，2005，31(6)：98-102.

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　　[4]王宜懷.小型水輪發電機組優化運行系統的設計與實現[J].微電子學與計算機，2009，8(10)：99-100.

　　[5]周偉彬.瑞蛘水電站機組效率測試及改進措施[J].小水電，2009，2(11)：44-45.

　　[6]劉林潔.科學的項目經濟評價指標[J].技術經濟，2009，11(8)：58-60.

　　[7]劉興儀.水利水電工程設計管理工作淺談[J].四川水利水電，2012，8(2)：99-101.