湖南山區在役水電站提質增效方法研究

【摘要】我國目前在役的許多水電站存在棄水過多、水頭利用不夠、建筑物布置不合理等影響發電效益、生態效益等現狀非常突出。為了提高電能質量和發電效率，需對老式水電站進行提質增效。本文擬結合景沖電站提質增效工程，對改造內容及方案進行深入研究，并對其進行經濟評價，從而為我省山區在役水電站提質增效工程提供理論指導。

【關鍵詞】湖南山區；在役水電站；提質增效；經濟評價

引言

我國目前在役的許多水電站存在棄水過多、水頭利用不夠、建筑物布置不合理等影響發電效益、生態效益等現狀非常突出。主要原因有社會經濟、科學技術水平等多種因素的影響，特別在南方多雨地區，按照現有規范的皮爾遜三型理論方法對河流徑流過程計算，一定程度低估了洪水量，且工程河段的河道治理不充分，導致水頭利用不充分，水工建筑物布置不合理，導致進水口流態復雜，影響發電出力。要發揮水電站的最大潛能，從設計到運行改造都要對電站工程進行充分的潛能評估，結合河道生態治理、擴大發電效益，對役水電站提質增效的途展開研究，不僅能直接產生社會經濟效益，還能為將來新建水電站提供指導意義[1]-[2]。

本文擬結合景沖電站提質增效工程，對改造內容及方案進行深入研究，并對其進行經濟評價，從而為我省山區在役水電站提質增效工程提供理論指導。

1、工程概況

景沖電站位于八面山水庫大壩右側的灌溉隧洞出口處，即總干渠渠首，亦稱渠首電站。電站坐落在熟坪公社羅翁大隊的景沖，距安江32公里，現有公路貫通。

電站最大水頭29.9米，最小水頭14米，設計水頭28.8米，廠房布置采取二機并列，設有主、副廠房。主廠房尺寸為26.00×10.40m（長×寬）、建筑面積270.4平方米，副廠房尺寸為21.80×5.60m（長×寬）、建筑面積139.52平方米，主廠房高度9.0米，副廠房高度5.5米。水輪機安裝高程417.20米，機組中心距8.5米。電站選用水輪機型號：HL240-WJ-71；發電機型號：TSW143/39-12；單機容量630千瓦，總裝機容量為1260千瓦。

景沖電站始建于1978年，2臺機組于1979年年底投產發電， 至今已有30多年， 機組投產至今未進行大的技改，機組陳舊效益降低，運行不安全。該電站2臺混流式水輪機是70年代產品，漏水漏油十分嚴重，現在廠家已停止生產，配件采購困難，維護工作量大，發電設備老化程度日趨嚴重，故障率增高，現有設備存在的主要問題為：機電設備銹蝕、磨損、老化嚴重，機組效率下降， 大部分機電設備已屬淘汰產品，配件采購困難，運行維護成本高，設備自動化程度低，協聯性能差。機組控制自動化程度低，無法實現機組現代化管理，存在較大安全隱患，嚴重影響電站穩定、經濟運行。

2、提質增效工程

（1）改造范圍

本次增效擴容改造工程以提高電站水力資源利用效率、提高電站設備運行可靠性，增加發電能力和降低運行維護成本為目標，以機電設備更新改造為主。經復核，確定本次增效擴容改造工程對2臺水輪發電機組及調速器、勵磁等進行更新改造，改造后裝機容量為2×630=1260kW，設計年發電量為437.8千瓦時，大大提高了水能利用率。

（2）改造意義

①充分利用水資源，提高發電效益。景沖電站原設計水資源利用不充分，為充分利用豐水期水量，提高發電效率，本次機電設備技術改造后，利用目前市場上技術較為成熟的技術，提高水輪發電機組的效率，采用新型轉輪，增加機組過流量，以增加機組出力，提高發電量。

②保證機組的安全、穩定運行。現有機組設備故障率高，不利于電站的安全、穩定運行，通過機電設備技術改造，可以更換掉一批淘汰設備、嚴重磨損銹蝕設備，保證機組更加安全、穩定的運行。

③減少了設備維護工作量，提高了電站的自動化水平。現有監測控制保護系統自動化水平不高，很多信號沒有采集，且現有繼電保護系統動作不可靠。通過機電設備技術改造，可以提高電站設備的現代化水平，實現“無人值班，少人值守”的運行模式，從而降低運行成本，減輕管理人員工作強度。

（3）改造原則

本次增效擴容改造的原則是在保持電站現有水工建筑物基本不變的原則下，在電站實際水頭流量參數基礎上對電站水輪發電機組及其附屬設備及輔助設備進行增效擴容改造。

（4）改造內容與方案

根據電站的實際情況，結合電站管理單位的建議，本工程技術改造的內容如下：

1、2號水輪機更新改造，1、2號發電機改造、1、2號調速系統更新改造、供水系統更新改造。

①水輪機

經水能復核，機組更新改造后單機容量仍為630kW，電站水頭變化范圍為18m～33.4m，平均水頭為27.52m，與原設計值相差很小。在水頭不變的情況下，可以通過提高機組效率來增大機組出力。

②發電機

現有2臺發電機型號為TSW143/36-12，為上世紀70年代產品，經多年運行，電機效率較低，絕緣老化嚴重，經常損壞，容易受潮，容易出現電機短路的安全事故，嚴重影響電站的安全運行，需要更新，為降低投資，改為低壓機組。發電機更新項目為定子、轉子線圈、軸承及軸、機組冷卻系統、機組剎車系統等。

③調速系統

調速系統設備屬淘汰產品，設備嚴重老化，對調速系統設備進行全面更換，以保證機組的穩定可靠運行。更新改造調速器型號為YWT-600/25型微機調速器，額定壓力2.5MPa。

④供水系統

電站原技術供水設備已經非常陳舊，銹蝕嚴重，性能差，本次更新改造擬全部更換，并更換油氣水系統管路、閥門及管路附件附件等。采用自流供水，由壓力鋼管取水進入供水池，經供水總管向各機組軸承油冷卻器供水，減壓閥、濾水器、各閥門、水管老化、銹蝕嚴重，本次對濾水器進行更新改造，并更換閥門。

3、經濟評價

（1）評價依據及其相應參數

本次評價主要依據國家發展改革委和建設部以發改投資[2006]1325號文印發《建設項目經濟評價方法與參數》（第三版）和水利部《小水電建設項目經濟評價規程（SLl6—2010）》。

評價參數包括價格、社會折現率、計算期。

①價格。本工程國民經濟對投入物及產出物原則上按影子價格進行評價。

②社會折現率。社會折現率是建設項目經濟評價的通用參數，是建設項目經濟可行性的主要判斷依據，根據《建設項目經濟評價方法與參數》（第三版）及《小水電建設項目經濟評價規程（SLl6—2010）》，國民經濟評價中社會折現率按8%。

③計算期。計算期包括建設期和運行期。考慮到中小型水輪機組、中小型金屬機構等經濟使用年限皆為20年，本次運行期考慮20年，建設期為2年，總計算期22年。

（2）國民經濟評價

①評價范圍與方法。對評價中的各種費用均按要求進行影子價格的調整，以正確客觀的計算本工程項目實施后對國民經濟所作的凈貢獻。

②工程投資經濟費用。本工程總投資為371.70萬元。年運行費是項目每年支付的運行管理費。根據財務成本測算，年運行費根據投資調整，項目國民經濟評價時年運行費為4萬元。流動資金包括維持工程正常運行所需購置燃料、材料、備品、備件及支付職工工資等所需的周轉資金。由于該值較小，且為一次性投入，故財務評價的流動資金未予調整，即3.78萬元。

③工程經濟效益估算。本次增效擴容主要是增加發電效益，全部改造后電站裝機1260kW，年發電量437.8萬kW·h，在經濟分析時，按影子上網電價計算效益。

④國民經濟評價指標。根據本工程計劃工程進度安排，將各項費用與效益匯入現金流量表，進行國民經濟評價指標計算：本項目經濟內部收益率12.84%，大于社會折現率8%；經濟凈現值135萬元，大于零；經濟效益費用比1.30，大于1。項目國民經濟評價合理。

⑤國民經濟敏感性分析

結合本工程的具體情況，選取工程投資費用和發電效益分別提高或降低10%、20%時對國民經濟評價指標的變化進行計算與分析。其成果見表1。計算結果表明，即使發生一定幅度的不利變化，本工程的國民經濟評價指標均高于8%，說明本工程從國民經濟角度而言，具有較強的抗風險能力。

結語：

隨著我國國民經濟的快速發展和人民群眾物質文化生活水平的不斷提高， 社會對電力的需求日益增強，對電能質量的要求也越來越高。我國電力行業長期存在自動化水平低下，難以滿足社會對高質量電能的要求，為了提高電能質量和發電效率，需對老式水電站進行提質增效。文中以景沖電站為研究實例，詳細分析了該電站提質增效工程，該工程于2013年完工，經過四年的運行，達到了預期效果。

參考文獻：

[1]吳建平.小型水電站增效擴容工程的技術改造問題[J]江西建材，2012（2）：149-150.

[2]羅鋒，陳炳森，彭鳴周.盤中灘水電站增效擴容[J]裝備制造技術，2014（3）：37-39.