庫爾濱河流域水電站改造工程效益分析

肖景賢

(黑河市基層水利服務站，黑龍江 黑河 164300)

1 庫爾濱河流域水電工程概況

庫爾濱河是黑龍江中游右岸一級支流，發源于小興安嶺北坡，由南向北匯入黑龍江，干流全程位于遜克縣境內。河源頭海拔高程約500m，河長260km，流域面積5234km2。庫爾濱河干流水能資源規劃9級開發，現已開發4級，建成4座水庫電站，總裝機54MW，年總發電量1.57億kW·h。從上游起依次是，庫爾濱水電站為第一級，是一座以發電為主，兼顧防洪的綜合水利樞紐工程，水庫總庫容3.9億m3，該電站為壩后式水電站，電站裝機6MW(3×2MW)，1984年電站投產發電。寶山水電站為第二級，距庫爾濱水電站下游70 km，是一座以發電為主的混合式開發的水利樞紐工程，總庫容5813萬m3，電站裝機容量19.5MW(3×6.5MW)，1997年投產發電。白石水電站為第三級，位于庫爾濱河干流中游，是一座以發電為主的水利樞紐工程，總庫容329.74萬m3，總裝機容量4.5 MW(3×1.5MW)，1991年投產發電。烏一水電站為第四級，以發電為主的引水式電站，位于庫爾濱河中下游寶山鄉境內，距遜克縣城80km。水庫總庫容2020萬m3，電站裝機容量24 MW(4×6MW)，2001年投產發電[1]。

2 庫爾濱河流域水電增效擴容改造工程

庫爾濱河流域集中實施農村水電增效擴容改造工程，主要以提高機組綜合能效和安全性能為目的，重點改造水電站機電設備和配套附屬設施，綜合考慮流域水能資源，確定改造方案，改造后不僅使整個流域水能資源得到有效利用，消除病險安全隱患，增加發電效益，改善保護了流域生態環境，實現節能增效減排。 2016年遜克縣編制“十三五”水電增效擴容改造工程規劃，將庫爾濱河流域內2000年以前投產的庫爾濱、寶山和白石3座水電站列入并組織實施。項目由3個水電站增效擴容改造工程和2處生態改造項目組成[2]。工程主要對電站現有設備進行更新改造，對水工和土建工程進行維修，對河流減脫水段生態進行修復。庫爾濱河農村水電增效擴容改造工程及生態改造工程于2017年3月開工，2019年1月完工。

2.1 改造主要內容

1)庫爾濱水電站主機及主要輔助設備進行更新改造。改造更換3臺發電機定子、轉子、上下機架及裝配部件等；更換3臺水輪機主軸、轉輪、導水機構、水導軸承及主軸密封等，更換濾水器及其附屬的管路。電站裝機容量由6MW(3×1.5W)增加到6.3MW(3×2.1MW)。改造35kV升壓站設備及微機自動化控制設備?；A結構施工、廠房維修等其他土建工程。

2)白石水電站主機及主要輔助設備進行更新改造。更換3臺發電機定子、轉子、上下機架及裝配部件等；更換3臺水輪機主軸、轉輪、導水機構、水導軸承及主軸密封等，更換濾水器及其附屬的管路。電站裝機容量由4.5MW(3×1.5MW)增加到4.8MW(3×1.6MW)。改造35 KV升壓站設備及微機自動化控制設備。主機設備基礎結構施工、改造廠房面積697.75m2維修，尾水閘墩補強等其他土建工程。

3)對寶山水電站主機及主要輔助設備進行更新改造。更換3臺發電機定子、轉子、發電機勵磁設備等。更換3臺水輪機轉輪、導水機構、進水蝶閥，接力器及主軸等。電站裝機容量由19.5MW(3×6.5MW)增加到21.6MW(3×7.2MW)。改造110 KV升壓站設備及微機自動化控制設備；水工及房屋建筑維修維護，維修引水隧洞2.155km，主副廠房1051m2。新建廠區交通橋1座。

4)生態改造項目。建設河道流量、水位自動監測站2處,修復庫爾濱河寶山水電站和烏一水電站對河流產生減(脫)水影響，保證河道生態流量[3]。

2.2 改造工程完成情況

工程改造效果顯著。工程改造總投資7687.3萬元，其中：水工建筑物資金1918萬元，機電設備資金4283.4萬元，其他費用1485.9萬元。其中中央獎勵資金3270萬元，企業自籌資金4417.3萬元。改造更換水輪機9臺，改造更換發電機9臺，更換升壓變壓器5臺，更換送出線路2.6km。電站裝機容量由原來的30 MW增加至32.7MW。改造引水隧洞2.155km，改造廠房面積2308m2，新建廠區交通橋1座。鞏固水庫庫容2.73億m3，增加了綠色清潔能源生產能力，修復減脫水河段長度5700 m，設監測、調度所需設備2臺套，改善了引水河道河流生態環境，提高了庫爾濱河生態安全保障能力。更換自動化控制設備56臺套，高、低壓開關柜64臺套，提升了改造電站科學管理水平。

3 改造后效果分析

3.1 生態效果

通過增設流量監測設備、安裝生態放流管等措施進行生態調度，保證減水河段生態基流要求，有效修復了5.7 km減(脫)水河段，為河流恢復了自然環境創造條件。

3.2 電站改造工程效果

電站改造后，3座水電站機組性能、水能利用效率得到較大提升，總裝機容量由30MW擴容到32.7MW，新增裝機容量2.7MW，增幅9%，年發電量從近三年平均發電量由5643.7萬kW·h提高到8172萬kW·h ，新增年發電量2528萬kW·h，發電效益增加44%。每年增加發電收入約 950萬元。2019年改造電站實際發電量達到 10558 萬kW·h，較初步設計電量提高 29 %，改造效果極為明顯。同時電站對電氣設備進行了升級改造，大幅降低廠用電消耗，降低電站運行成本。對水工建筑物進行了除險加固，提升了綜合自動化控制水準，消除了安全隱患，有效減少運行人員數量，達到“無人值班，少人值守”現代化管理水平。

4 工程效益分析

本次增效擴容工程修復了庫爾濱河流減(脫)水河段生態，提高了水能資源利用率，鞏固遜克縣現有發電能力，具有顯著的生態、經濟和社會效益。

4.1 生態效益

4.1.1 保障河流生態流量

本次改造對庫爾濱河流因修建水電設施引起的河流減脫水影響導致的河流生態問題進行了修復，保障了5.7km河流減脫水河段生態流量，為河流生態自然修復創造條件。

4.1.2 減少溫室氣體排放

改造后，每年可多向社會提供2528萬kW時清潔能源，大約可節約標準煤1011萬kg，減少687萬kg二氧化碳的排放，減少75.8萬kg二氧化硫氣體排放，減少37.9萬kg煙塵排放，有效地提高空氣質量。

4.1.3 推進流域梯級聯合調度

利用增效擴容改造契機，推動同一河流、區域農村水電開展聯合調度，充分發揮已建農村水電發電潛力，提高水資源綜合利用效益。

4.2 經濟效益

1)電站改造，新增年發電量2528萬kW·h時，每年新增發電收益950萬元，收益顯著。

2)有效拉動建材、機電設備等行業的發展，一定程度緩解行業的就業壓力，也有利于全省社會經濟的健康發展。

3)保護更多的植被，提高森林覆蓋率，改善氣候，減少自然災害發生率，更好的保護當地居民生命財產安全，促進社會和諧發展。

4.3 社會效益

4.3.1 提高綜合利用能力

電站承擔防洪、旅游等綜合任務，通過改造鞏固和恢復水庫庫容2.73億m3。產生的發電效益可用于水庫的維護，消除工程安全隱患，促進水庫良性運行，提高中小河流防洪能力。同時提高供水保證率，有效帶動項目地上下游產業經濟。

4.3.2 保障運行安全

通過改造水電站均達到無人值班、少人值守的自動化程度，完全消除了電站存在的安全隱患，提高了供電的可靠性和安全性。同時發揮農村水電分散式供電優勢，保障災害條件下應急供電，提高防災減災能力，維護社會和諧穩定。

4.3.3 促進多元化產業發展

電站利用改造契機，助推旅游、文化等多元化產業共同發展。如庫爾濱水電廠通過生態放流，鞏固下游濕地，冬季形成霧松景觀，拉動當地旅游發展。

5 結 語

庫爾濱河通過上述改造，3座水電站同步開展農村水電安全生產標準化建設，電站安全生產管理達到了規范化、標準化二級。河流通過增設生態流量監測調度設備、泄流管等措施。加強了流域梯級調度，按照“電調服從水調”的原則,編制《河流生態水量調度方案》、《河流水量調度方案》，并按照方案開展聯合優化調度。通過梯級調度，水電企業強化了聯系和合作，實現信息和資源共享，保證河流生態基流，充分發揮發電潛力和水資源綜合利用效益。