1　绪论

1.1　研究背景

能源是经济社会发展的重要物质基础。当今世界经济飞速发展，带动了生产的不断发展和生活水平的不断提高，而高度发达的现代化为人类创造出巨大财富的同时，也造成了极大的能源消耗和浪费。自20世纪70年代石油危机以后，能源已严重影响世界各个国家的政治和经济形式。能源问题已成为世界各国共同关注的大问题，为了解决能源问题，很多国家在积极研发和利用新能源的同时还在积极开展各种节能活动。

我国的能源形势非常严峻，能源不足已经严重影响到国民经济的发展。从20世纪80年代开始，我国政府就投入大量资金实施节能基本建设和技术改造，使国家重点考核的60多种工业产品的能源单耗指标有了较大幅度的下降，这些措施使我国能以较低的能源增长速度支持了国民经济的高速增长。但与国际先进水平相比，目前我国物理能耗水平仍比国际先进水平高出20%～30%，差距十分明显。因此，在加速开发新能源的同时，研究并推广各种节能措施，合理使用现有能源，已是当务之急。

我国的农业机电排灌每年都消耗大量的能源，其用电量约占社会用电总量的21%，由于受建造技术和管理水平的影响，我国的农业机电排灌的用电效率还比较低，机电排灌的节能潜力十分巨大。为节约能耗、提高排灌用电的效率，有关的泵站节能管理技术和设备建造技术方面的研究得到了世界各国的重视。国内外在泵站节能领域投入了越来越多的资金，开展了大量的科学研究，也取得了很多重要的研究成果。我国政府十分重视节能减排工作，一直在倡导绿色经济，并已将节能减排提升到了国家的重要建设目标之一。

随着我国工农业生产的快速发展，机电排灌事业也得到了飞速的发展。据统计，截至1980年，沿黄河建设有大中型抽黄水泵12万台套，总容量约340万kW。从20世纪80年代开始，黄河上的灌溉用泵就以每年2万台，装机容量40万～50万kW的速度增加，装机容量越来越大，提水扬程越来越高，并且以多梯级的提水灌溉工程为主。我国的高扬程梯级提灌工程大多集中在甘肃、宁夏、山西、陕西等省（自治区），这些工程总扬程可高达400.00～800.00m，单级泵的扬程达80.00～182.00m。

长期以来，国家对西北干旱区的大型提灌工程在政策与资金等各方面都给予了大力支持，以甘肃省景泰川电力提灌工程和宁夏固海扬黄灌溉工程为例，为保证这些地区的农业灌溉，政府仅以0.04元／（kW·h）的远低于成本价的补贴电价补助灌区，以保证这些提灌工程的正常运行。近年来，国家又投入了大量的资金和人力物力对工程进行更新改造和续建配套，正是这一系列的扶助与支持，使得我国诸多梯级提灌工程自建成以来，就产生了良好的综合效益，为当地老百姓带来了巨大的实惠，同时对自然环境的改善也做出了巨大的贡献。

但是在市场经济环境下，随着灌溉面积的扩大，农业种植规模的增长，提灌工程用电电费、水费远低于成本的矛盾日益凸现出来。以前，国内的电力提灌工程建设，比较关注工程所带来的社会效益和生态效益，而对工程的运行成本和科学管理考虑不足。长期以来，受到资金、管理观念、技术水平等方面的约束，国内的梯级提灌工程对泵站的提水效率大都没有进行有效监测，针对大型梯级泵站的节能降耗技术的系统性的研究也略显不足。

目前，农业排灌用电供需矛盾日益加剧，已严重制约了这些工程效益的正常发挥，如何提高泵站的提水效率，有效地降低能耗，直接关系到高扬程梯级灌区的可持续发展，关系到灌区周围生态环境的改善，也关系到灌区农户的利益和水管单位的生存与发展。所以，积极开展高扬程梯级提水灌溉工程节能降耗关键技术的科学研究，对于解决这些矛盾、促进高扬程灌区的可持续发展具有积极而深远的意义。

大量的科学研究表明，排灌泵站的节能降耗应该贯穿于泵站的设计、建设、运行管理、技术改造等各个方面。开展高扬程梯级提水泵站实际能耗的评估方法研究，客观地评估泵站装置系统和灌区输水系统对泵站能耗的影响，研发适合高扬程灌区的科学、实用的节能降耗的关键技术，可作为高扬程灌区节约运行成本、提高工程运行效率的决策依据，也可为大型泵站的更新改造提供技术支持，同时为我国同类工程的规划设计和运行管理提供可参考的理论依据。这既是农业排灌工程建设的需要，也是国家节能减排的要求。