探析農村水電增效擴容改造技術工作實踐

潘登星

(古田縣水利局，福建 寧德352200)

1 農村水電增效擴容改造工作的必要性

1.1 促進節能減排

全面實施農村水電增效擴容改造，不僅可鞏固現有220 多億kW時的水力發電能力，還可使老舊水電站發電量平均提高40% 以上，新增水電發電量100 多億kW時，相當于每年節約1 100 萬t標準煤、減排二氧化碳2 800 萬t，對于促進我國能源結構調整和節能減排，均具有重要的意義。

1.2 保障公共安全

老舊電站工程設計標準偏低，施工質量不高，加之多年運行未進行改造升級，普遍存在壩體壩基滲漏、泄洪建筑物破損、擋水引水設施失修、壓力管道老化銹蝕等問題，極易誘發公共安全事故。因此，迫切需要在繼續加快病險水庫除險加固的同時，對水電站的機電設備實施除險加固和更新改造，以全面消除安全隱患［1］。

1.3 促進農村經濟發展

對農村集體所有制水電站實施增效擴容改造，可以進一步促進當地資源優勢轉化為經濟優勢，直接增加農民群眾收入，壯大農村集體經濟，改善農村基礎設施，有效促進了社會主義新農村建設。

2 原古田縣鶴溪三級電站狀況概述

福建省寧德市古田縣鶴溪三級電站距鶴塘鎮10 km ，距古田縣城關72 km。根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2000)，鶴溪三級電站攔河壩壩高11.5 m，日調節功能，電站增效擴容后裝機2 400 kW，屬小(2)型工程，工程等級為五等，大壩(砌石拱壩)、廠房等水工建筑物為5 級建筑物［2］。

原電站總裝機容量為1 600 kW (2 ×400 +1 ×800 kW)，3 臺機組自1982年1月全部投產發電以來，已經運行了31 a(截至2013年1月止)，機組性能低、故障多、效率低，雖經2009年更換2#機組，但1#、3#兩臺機組的實際出力只有280 kW(裝機400 kW)，且自動化程度落后，機組嚴重老化，存在諸多安全隱患。

3 增效擴容改造方案設計

增效擴容改造后的裝機容量可達到2 400 kW(3×800 kW)，1#、3#機組水輪機型號為HLD54—WJ—65，2#機組水輪機型號為HL100—WJ—60，3 臺發電機型號均為SFW800—6/1180。

渠道設計流量3.3 m3/s，機組設計引用流量2.845 m3/s，生態用水放水流量為0.22 m3/s，電站設計水頭106.0 m，多年平均電量863.4 萬kW·h，年利用小時3 604 h。

4 農村水電增效擴容改造技術工作實踐應用

4.1 水工建筑物改造

4.1.1 攔河壩壩頂加高及進水口改造

根據設防要求，將兩岸壩頂用C15 砌石混凝土加高至720.40 m，加高尺寸為左岸10.6 m ×0.6 m ×0.4 m(長×寬× 高)，右岸6.14 m ×0.6 m ×0.4 m(長×寬×高)，同時壩頂增設鍍鋅管護欄。隧洞進水口前端設置一道攔污柵，更換進水口工作閘門，并新建一道擋水板。

4.1.2 渠道局部拓寬及防滲處理

對二級和三級渠道進行局部拓寬及防滲處理，渠道防滲段總長2 485 m(其中二級渠道長710 m、三級渠道長1 775 m)，兩級渠道的坡降分別為i =1/1500、i=1/1000，采用C15 混凝土，經過襯砌防滲后渠道設計引用流量3.3 m3/s。改造后二級渠道斷面為:其過水水深為1.5 m，底寬為1.6 m，邊坡采用1∶0.3;三級渠道斷面為:其過水水深1.1 m，底寬為2.2 m，邊坡采用1∶0.3。

4.1.3 壓力前池加固改造

壓力前池為漿砌條石，經加固后尺寸為:前池長度為19.7 m，寬度6.4 ～10 m，前池最大深度5.47 m。

4.1.4 廠房改造

原主廠房尺寸為(長×寬×高)24.0 m×11.7 m×7.5 m，地面高程555.35 m，原電站廠房裝設3 臺水輪發電機組，容量分別為400 kW、800 kW 和400 kW，經增效擴容改造后，主廠房尺寸與高程不變，下游側局部拓寬，尺寸為2.3 m ×3.83 m ×4.1 m(長×寬× 高)，拓寬后廠內安裝3 臺容量分別為800 kW的水輪發電機組［2］。

4.1.5 升壓站改造

升壓站位于廠房前側，平面尺寸為11.5 m ×11.0 m(長×寬)，升壓站地面高程556.35 m，原安裝3 臺容量分別為500kVA、1000kVA 和500kVA 的變壓器，增效擴容改造后，升壓站尺寸和高程不變，新安裝3 臺容量為S11—1000/10kVA 的變壓器。

4.2 水輪發電機組改造

電站設計水頭106 m，裝機容量2 400 kW(3 ×800 kW)，機組3 臺，從廠房下游側分別為1#、2#和3#機組。本次改造對原1#和3#水輪機進行機組更換擴容，2#水輪機進行維護。改造后1#和3#機組水輪機型號為水輪機型號HLD54 － WJ － 65，額定流量0.94 m3/s，額 定 轉 速1 000 r/min，各 選 用1 臺YWT—300 微機調速器，配有1 臺Z941H—16CΦ600電動閘閥，發電機型號SFW800—6/1180;原2#機組水輪機型號為HL100—WJ—60，選用1 臺YT—300型液壓調速器，配置1 臺Z941H—16CΦ600 電動閘閥，發電機型號SFW800—6/1180。

4.3 水輪發電機組附屬設備改造

由于機電設備改造，原有叉管進水口位置不能滿足改造后機組進水要求，要對1#、3#叉管進行局部的改造，總長7.4 m，管徑為0.6 m，平面尺寸分別為4.5 m×3.9 m(長×寬)和3.3 m×3.0 m(長×寬)

4.4 電工改造

該電站接入系統電壓等級為10 kV，選用“一機一變”單元接線，共安裝3 臺變壓器，其中1#、3#變壓器型號為S11－1000/11 ±2 ×2.5% /0.4Y/Yo －12，2#變壓器暫時不作改造，型號為S9－1000/11 ±2 ×2.5% /0.4Y/Yo－12。

5 增容改造后的效益評價

5.1 改造回收期分析

增效擴容改造后，鶴溪三級電站總裝機容量2 400 kW，機組設計引用流量2.845 m3/s，電站設計水頭106.0 m，年均電能863.4 萬kW·h，年利用小時3 604 h，保證出力166 kW(P =80%)。

增效擴容改造工程總投資376.54 萬元，靜態總投資373.04 萬元，按照上網電價為0.3 元/kW·h計算，資金投資回收期為2.89年(含施工期7個月)。

5.2 經濟效益分析

該水電增效擴容改造工程的財務內部收益率為42.32%，財務凈現值為822.62 萬元，財務凈現值率為2.38 ，因此財務評價結果上是可行的;另外，其國民經濟內部收益率為51.75%，經濟凈現值(當Is =12%時)為882.03 萬元，經濟凈現值率為2.59，因此在經濟上也是合理可行的。

5.3 社會效益分析

經過改造以后電站可提供863.4 萬kW·h的電量，有效促進了當地工業企業的發展以及國民經濟生產總產值的增長，改善了農村產業結構的效益;通過改造還改善了電站的運行條件，擴大生產，增加能源供應，同時可增加鶴塘鎮財政收入，繁榮地方經濟，提高了當地的生產與生活水平。

［1］胡四一. 全面推進農村水電增效擴容改造需關注的問題及建議［J］. 中國水利，2013(08):10 －12.

［2］陳曉健. 浙江省農村水電增效擴容改造試點項目管理探討［J］. 中國農村水利水電，2013(04):82 －83.