水电站尾水能量的回收利用

上世纪80年代以前，我国建成了许多小型水力发电站，由于在当时的条件下，设计单位和建设单位在考虑电站的安装高程时往往还是以防洪为主。形成现在许多电站实际尾水位与河床水位有好几米的落差。随着社会经济的发展，在已建电站的流域内，又新建了一些水库，洪水季节洪峰流量被水库拦截，洪水对下游的影响大大减小。对于低水头电站，在枯水季节采水量少，电力供应小于市场需求，能否合理利用这几米跌水显得十分珍贵。但是要采取降低安装高程(既整个厂房降低)采获取这几米跌水，肯定是不现实的。通过认真分析，从虹吸管得到启发，开发出一种尾水回收装置如下图(图1未装尾水能量回收装置图)和(图2加装尾水能量回收装置图)。

图1 未装尾水能量回收装置图

图2 加袭尾水能量回收装置图 从(图2)可以看出电站水头增加了h。云南省元江县小河底一级电站加装了此尾水回收装置，可以从技术和经济两个方面来分析判断，技术上是否合理，经济上值不值得。从技术角度来看，水轮发电机组出力满足以下公式：N=9.81QHη，N——机组出力(kW)，Q——过机流量(m3/s)，H——工作水头(m)，η——效率。由以上公式可以看出在来水量Q不变的情况下，电站的工作水头增加值为H+h。低水头转轮的模型综合特性曲线可以分为(图3)两种情况：一种是近似圆形，另一种是狭长的椭圆形，长轴与单位流量Q′1坐标轴的倾斜角很大。从(图3)可以看出，来水量一定，水头在小范围的增加，不会引起单位转速n1较大变化，这说明水头变化对效率不敏感或变化很小，但是机组出力N增加。

图3　水头转轮模型特性曲线图 表1中所列数据为电站在充分利用2m跌水时的实测资料。

表1 2m跌水时电站实测资料

导叶开度 (%)	机组出力 (kW)	出力增值 (kW)	尾水能量 回收装置情况
61	956.34	80.64	投入使用
61	875.7		切除
69	1065.24	85.32	投入使用
69	979.92		切除

从经济的角度，加装此尾水回收装置后，可得较大的收益。从上表可以看出，在导叶开度不变的情况下，出力可以提高8%，每年可以增加发电量55万kW．h，按0.20元/度计价，合计11万元，而装设一套尾水回收装置只需5万元，当年就可以收回全部投入。本电站总装机4台，4台机组都装上此装置后，相当于新建了1座320kW的小型水电站，而全部投资才20万元，千瓦造价为625元，是目前市场上单位千瓦造价的1/10左右。通过改造，不但为社会经济做出贡献，而且对电站来说，也增加了收益。