技术原理
（1）降低单位电量的水耗率
根据水轮发电机组出力的公式：N=9.81QHη或 W=0.0027QHηh
式中N是出力，Q是流量，H是水头。
从公式中可以看出，要使同样多的水量发尽量多的电，就要降低单位电量的水耗率，即要在运行过程中尽量提高机组的水头（即公式中的水头H=H上-H下，即上游水位减去下游水位），以提高电站的发电量。
①提高运行水头：
枯水期（上游来水量≤机组满负荷流量）由于上游来水量比较小，这样水位壅高很小，因此主要考虑提高上游的蓄水位。在运行时，主要调节机组出力，使机组出库流量与入库流量基本持平，不让水位削落过大，使上游水位保持在最高水位运行。
丰水期（上游来水量＞机组满负荷流量）当入库流量大于机组发电满负荷流量需开闸泄洪时，主要考虑降低下游机组尾水水位，尽量操作远离厂房的泄水闸门，可以避免泄洪弃水的水流与发电水流在同一水道汇合，以减少对尾水的顶托，降低下游水位。
②减少水头损失和流量损失：
丰水期时，由于水流量大，流速较快，其挟带杂物也较多，电站机组全开时，在发电机前池进水口常发生堵塞现象，对机组进水流量及水头都造成极大的损失，有时甚至使机组无法带满负荷，影响机组出力。另外，因为进水口堵塞严重造成的水力不平衡还会引起机组剧烈振动，对机组的安全运行产生严重威胁。因此，在机组运行时应该采取措施减少损失，提高发电效益。
泄水闸门在丰水期启闭频繁，枯水期时往往要全部关闭，保证发电水量。而闸门全关闭时常有杂物在闸门底部卡阻造成闸门漏水，或者由于闸门两边的受力轮受到杂物卡阻而使闸门在动水中关不到指定位置而造成漏水，这就要求电站运行人员及时发现漏水，及时检修。同时，检查闸门止水橡胶有无损坏，如有损坏则应尽快修好，以减少水量的损失。
③提高水轮发电机组的效率：
由于水轮发电机组的效率可随着机组运行工况或运行方式的改变而改变，根据公式N=9.81QHη或W=0.0 027QHηh可知，在Q、H固定时，提高η值，则可以提高出力N，增加发电量。根据机组制造厂家的《水轮机运行特性曲线》和《发电机效率曲线》可知，要在不同水头和不同负荷下都能使机组在高效率区运行，就要求电站操作人员在实际运行操作中改变导叶和浆叶的协联开度，使机组在高效率区及最优工况下运行，提高机组发电量。
（2）提高电能的输送功率：
根据《同步发电机的U形曲线》可知，改变发电机无功功率和功率因数cosθ，可以在输出同样的有功功率时，改变定子输出电流的大小，当cosθ=1时，输出电流最小。
根据公式P=I2R可知，电能在各个设备中的损耗均与电流的平方成正比。在运行中，尽量减少无功功率，提高功率因数cosθ，可以提高发电机效率，降低损耗。一方面可以降低定子和主变的温度，为机组的安全运行提供保证；另一方面，可以降低电能在发、供、送过程中的各种损耗，提高输送功率。
（3）降低水电站非正常电量的损失：
提高电站员工的技术水平以及电站的管理水平，加强梯级电站之间的沟通联络，建立水情数据库，随时掌握上游的来水量；同时，加强设备的维护消缺，提高设备的健康水平，保证机组各设备的完好率，避免在丰水期降负荷或停机弃水消缺现象的出现，保证电站的安全运行。
（4）节约厂用电：
①提高机组利用率：
电站所在流域全年来水量不均，开停机频繁，机组利用小时数不高，停机时间长，发电量减少。例如：低水头机组洪水期间由于尾水水位过高造成水头不够而不能发电，枯水期由于上游水量不足，开机时间过短造成倒供电量过多，这就要求在平时的运行过程中积累经验，掌握机组的运行特性，尽量减少停机时间，减少厂用电量，减少倒供电量。
②减少设备缺陷，及时检修维护：
由于设备缺陷，往往会造成厂用电量过大。例如，主轴密封、伸缩节漏水，调速器、受油器窜油等问题；各气体管路漏气量过大造成机组限负荷或停机消缺；单位时间内抽油、抽水、打气次数增多，造成用电量增大，引起厂用电率上升等等。例如，单竹窝电站由于有2台机组的主轴密封损坏，造成流道内的水通过主轴密封流入厂房的集水井，漏水量最多时达到80m３/h，而每台渗漏排水泵（37kW）的排水量为210m３/h，即每天用于抽水所耗费的用电量为37×24×80/210=338.3kW・h。按照上网电价0.395元/kW・h（税后）计算，每天抽水所需电费约为：338.3×0.395=133元。同时，由于漏水量过大而不得不用低压气去冲主轴密封橡胶，造成用气量过大而使（22kW）低压气机频繁起动，按每天6小时计算，其用电量为22×6=132kW・h。这样，由于漏水量过大而造成的厂用电费约为每天（338.3+132）×0.395=185.77元。针对上述设备缺陷问题，一定要从源头上解决，将电站所有的缺陷进行彻底地整改消缺，同时还要加强对机组各个设备的保养和维护，既能消解机组各设备的缺陷问题，又节约了厂用电，还能延长设备的寿命，提高电站的效益。
③适应环境，改变设备运行方式：
设计的原因也可能导致厂用电量的增加，这就需要根据机组各设备的运行特性和功能，改变设备的运行方式，从而达到节约厂用电的目的。例如，发电机的冷却风机的作用是冷却发电）机的定、转子的温度，正常运行情况下，夏天跟冬天的温差有几十度，而设计人员考虑的是机组在极端环境温度所允许的最大温升时所选用和配置的冷却风机。然而，实际中，在冬天时，发电机定转子同样的温升，不可能达到像夏天时的温度，因此，即便减少冷却风机的运行数量，发电机定转子的温度同样可以符合要求，可以减少厂用电。
④利用新技术和新设备：
利用新技术和新设备达到节能降耗的效果。例如，为漏油泵、渗漏排水泵等频繁启动的电机加装变频器或换成节能电机等。
⑤注意节约非生产用电：
非生产用电不注意节约也会造成厂用电量的增加。主要是生活区的用电，要求各电站向员工发出倡议，开展“节能降耗从我做起”活动，树立“节约用电，人人有责”的观念，尽量使用节能灯，做到人离灯息，夏天空调温度控制在26℃以上等。
⑥节约润滑油等原铺材料：
润滑油在电站中起到冷却润滑等作用，使用中是循环利用的，但由于设备缺陷或者是操作不当，很容易造成润滑油的“跑、冒、滴、漏”现象。要求平时注意设备及管路的维护，降低润滑油损耗。其他原辅材料和易损易耗件，做到能修则修，更换时尽量采用质量可靠、价钱合理的产品。
经典案例
从运行方式谈乌江梯级水电站节能降耗工作
贵州乌江水电开发有限责任公司(以下简“称乌江公司”)现已全部建成投产的水电站有洪家渡、东风、索风营、乌江渡4座, 总装机容量为3145MW, 约占贵州电网装机容量的17% , 在电网中承担主力调峰、调频任务, 这4座水电站已全部实现了远程集中控制。在乌江干流上乌江公司正在建设的电站还有构皮滩水电站、思林水电站和沙沱水电站, 其中: 构皮滩水电站装机容量为3 000 MW,思林水电站装机容量为1 050MW, 沙沱水电站装机容量为1 120MW, 这3座在建的水电站全部建成投产后总装机容量将达到8 315MW。
在各种资源日渐贫乏的今天, 做好节能降耗工作是水电站义不容辞的职责。水电站节能降耗主要应做好2个方面的工作: 一是要做好水库调度工作, 在保证大坝安全的前提下尽量不弃水或少弃水, 尽可能提高水能利用率, 在保证不弃水的前提下尽可能维持各水库在较高库水位下运行, 降低发电耗水率, 争取发电效益最大化; 二是降低各种损耗和减少厂用电量, 降低综合厂用电率。
自2005年乌江公司水电站远程集控中心成立以来, 乌江公司在乌江流域梯级水库联合优化调度方面已开展了大量卓有成效的工作, 并已积累了许多大型梯级水库群联合优化运行的经验。比如2007年度, 通过优化乌江流域梯级水库运行、抬高运行水头、减少旋转备用容量、降低发电耗水率、充分利用洪水资源等措施, 全年内公司水电增发电量超过10亿kW•h, 增加销售收入超过2亿元。在此不再讨论水库优化调度方面的问题, 仅从水电站运行方式上谈谈其在节水增发电量、减少耗水和降低损耗等方面的几个问题。
2乌江梯级水电站节能降耗已采取的措施
乌江公司针对乌江梯级水电站节能降耗工作中存在的以上问题, 主要采取了以下措施。
2.1加强与调度部门的联系与协调, 降低乌江公司机组旋转备用容量
通过乌江公司水电站远程集控中心与贵州省调度部门及各电厂之间的联系, 及时了解乌江公司各电厂和电网有关的运行情况, 发现有不合理的运行方式时及时向贵州省调度部门提出改进运行方式或调整负荷的建议, 通过站间的负荷优化合理安排各电站机组负荷; 在保证满足电网安全约束条件的前提下, 尽可能降低机组旋转备用容量, 根据机组负荷变化情况及时联系调度开停机组, 减少低负荷运行机组台数, 从而达到降低梯级电站旋转备用容量、提高机组负荷率、降低发电耗水率的目的; 并结合乌江梯级水库的联合调度工作, 实现乌江梯级电站发电效益的最大化。
2.2避免机组长时间空载带厂用电运行
按照乌江公司生产技术部指示, 洪家渡(东风、索风营)水电站正常单回联络线运行时, 取消乌江梯级电站机组长时间空载带厂用电运行的保厂用电方式; 在电站单回联络线运行同时遇雷雨等非常恶劣天气情况时, 各电站(经调度许可)可以采用短时解列1台机空载运行的保厂用电方式, 但当天气情况好转后立即取消机组空载带厂用电运行方式; 电站正常单回联络线运行时, 通过加强对本厂黑启动电源(柴油发电机)和厂用电系统的检查和维护, 提高厂用电系统的运行可靠性和电厂的自启动能力, 保证电厂和电网的安全。
2.3减少主变压器运行台数
采用减少主变压器运行台数的方法减少主变压器空载损耗。在满足各厂厂用电运行方式要求和调度对主变压器中性点运行要求的前提下, 尽量减少各电厂运行主变压器台数。在梯级电站机组解列停机后, 如对应主变压器未带厂用电和主变压器中性点, 则申请调度断开该台主变压器高压侧开关, 将该台主变压器解除倒挂运行, 从而减少主变压器空载损耗。
2.4调整好导叶间隙, 合理安排备用机组
通过加强检修管理, 在进行机组检修时合理安排检修工期, 真正做到“应修必修、修必修好”,保证检修质量。现乌江公司机组水轮机导叶间隙漏水较大的问题已基本解决, 同时在运行方式上尽可能让漏水量较大的机组多运行、少停机, 从而最大限度地减少全厂(全公司)备用机组导叶漏水量。
2.5加强技术供水系统切换操作
加强技术供水系统切换操作, 当乌江渡1号厂1号、2号、3号机出现机组停机而主变压器运行的情况时, 在打开对应发电机技术供水总阀后, 手动关闭对应发电机空冷、上导、水导、推力外循环供水阀, 以减少技术供水系统的水量损失(因该方式会延长相应机组开机时间, 大大增加运行值班人员的工作量, 所以不宜长期使用)。
2.6减少机组空转耗水
通过加强与贵州省调度部门协调, 在进行东风水电站机组开停机操作时定期轮换开4号机, 避免4号机专门为了空转机组而开机, 减少4号机开机空转耗水。若东风水电站较长时间无开停机操作而4号机按规定需开机空转时, 则联系调度换开东风水电站4号机并网运行, 停其他运行机组备用, 达到既不违反运行规定又节约用水的目的。
参考文献
[1] 邓志红.水电站节能降耗的探讨[J]. 中国水能及电气化，2010，（1）：53-58.
[2] 简永明. 从运行方式谈乌江梯级水电站节能降耗工作[J]. 贵州水力发电，2009，23（1）：35-39.
