1.2　梯级泵站节能概述

泵站节能是指减少泵站耗能的技术措施及其效果的总称（《农业大辞典》注释）。即在满足农田灌溉或排水要求的前提下，最大限度地减少泵站不必要的能量损耗，以提高泵站效率和经济效益。泵站节能的途径和方法是多方面的，总结起来包括：加强水泵机组的维修管理；提高机、泵、传动设备的效率；减少管路和进、出水池的水力损失；减少灌溉水量损失；控制水源含沙量等。对于计划兴建的泵站，应该认真做好规划设计，根据建站条件选择高效水泵，合理配套动力机和传动装置，正确设计管路和进出水池，使泵站既能满足设计年份的流量要求，又能使泵站在多数年份中的运行效率高，能源消耗少。对于已经建成的泵站，应该通过测试，找出效率低、能耗大的主要因素，经过技术经济分析，对不合理的部分进行改造。

梯级泵站工程一般由泵站、级间输水渠道（管道）、闸门、倒虹吸等多种水工建筑物组成。各级泵站内部又包括水泵、流道、电机、变压器等设备。各单个泵站是系统的主要控制单元，泵站之间通过输水河道串联，即各级泵站之间存在密切的水位、流量关系。同时，梯级泵站系统在输水、供水的同时，往往还承担了灌溉、防洪排涝等多种其他功能。因此，梯级泵站输水系统是一项工程结构复杂、内部相互关联、影响因素众多的复杂系统工程，其运行及控制难度较大，只有从整体上对系统的各个方面进行集中协调和管理，才能更好地发挥经济、社会效益。

梯级泵站输水工程复杂，在运行过程中面临着多项技术难题，实际运行中若决策不当，将会造成大量的水量、电力浪费，无法实现经济运行目标。目前，我国梯级泵站工程的运行中主要存在的问题有：①部分泵站运行中开、停机次数频繁。对于机组不可调节泵站，在运行过程中，由于各级泵站流量匹配偏差或输水工况改变，梯级间水位、流量处于变化中，造成机组被迫频繁开、停机以保持级间水位、流量满足相关要求。机组的频繁开、停机会加速设备损耗，间接增加运行成本。②部分泵站运行效率较低。由于输水过程中的运行工况的动态变化，泵站调度决策不能根据实时流量、扬程变化对机组运行方案进行调节，致使其偏离高效区，造成泵站运行效率偏低、输水成本升高。

梯级泵站输水工程在实际运行过程中，除了保障工程的安全、经济运行外，还需要解决诸如泵站流量调节、水力过渡过程、分水口门分水、水量平衡调节、水位调节等方面的技术问题。因此，梯级泵站的节能降耗研究不仅要考虑单个泵站的效率提高和运行优化，而且还必须准确、全面、系统地分析系统运行过程中的静、动态水力特性，包括级间渠道、各控制建筑物等在内的整个系统进行统筹协调，寻求最优的运行方案。主要采取的措施有：结合现有系统设备条件，运用优化技术对系统各部分进行科学地协调，建立安全、经济的调度策略，在确保安全运行的基础下，有效降低运行成本；建立科学实用的水力仿真模型，对各种可能的运行工况进行模拟分析，确定输水系统的水位、流速、流量等水力参数的变化规律，寻找可靠、经济的输水方案和运行控制方案，为梯级泵站输水系统的高效运行及控制提供参考。