(臨沂市河?xùn)|區(qū)水務(wù)局，山東臨沂 276034)

本文討論對象為臨沂河?xùn)|區(qū)葛溝灌區(qū)水電站增效擴容改造項目。該工程屬于葛溝灌區(qū)的節(jié)水改造與續(xù)建配套工程，主要包括湯頭水電站 (干渠樁號13+100)、太平水電站 (干渠樁號25+500)兩個改建子項目。

1 工程背景與基本情況

葛溝灌區(qū)是大型引黃灌區(qū)，位于臨沂市河?xùn)|區(qū)境內(nèi)的沂河中游，其以葛溝橡膠壩工程為水源，引沂河水灌溉。葛溝灌區(qū)在2000年被列入大型灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目，共分5期實施續(xù)建配套與節(jié)水改造工程，其中總干渠完成防滲襯砌35.798km。同時，原葛溝攔河壩水源工程于2010年完成了橡膠壩改建(總投資2950萬元)，壩址軸線調(diào)整為原壩下370m處 (沂河中泓樁號106+825)。

湯頭水電站建成于1973年11月，設(shè)計水頭3.1m，安裝4臺DZ70-LM-120型水輪機，4臺TSN-125/0.4-10型配套發(fā)電機。單機設(shè)計流量為5.91m3/s，單臺裝機160kW，總裝機500kW，年設(shè)計發(fā)電量180萬kW·h。同時，裝有STJ-315/10型主變壓器2臺，SJ350/10型廠變壓器1臺，變電出線接10kV并網(wǎng)線路。

太平水電站建成于1977年11月，設(shè)計水頭4.5m，安裝3臺DZ760-LM-120型水輪機，3臺TSN-200/10型配套發(fā)電機。單機設(shè)計流量為5.88m3/s，總裝機容量為480kW，年設(shè)計發(fā)電量172.8萬kW·h。同時，裝有STJ-315/10型主變壓器2臺，SJ350/10型廠變壓器1臺。變電出線向東30m轉(zhuǎn)向北3.4km接10kV并網(wǎng)線路。

2 電站歷史沿革與現(xiàn)狀

湯頭、太平水電站水輪發(fā)電機組均屬20世紀(jì)70年代的產(chǎn)品，存在質(zhì)量較差、技術(shù)落后等先天不足。同時，機組經(jīng)過近40年的運行，設(shè)備老化嚴(yán)重，機組出力逐年下降，影響運行安全域效益。

針對運行中出現(xiàn)的問題，近年來葛溝灌區(qū)管理所持續(xù)對水電站進(jìn)行投資改建。發(fā)電量由改造前的年均137.0萬kW·h(1996～2008年，總發(fā)電量1781.1萬kW·h)提高到平均265.94萬kW·h(2009～2011年，總發(fā)電量797.8萬kW·h)，增加了約1.94倍，效益提升較為明顯。

3 電站增效需求與要點

經(jīng)過2010年的改建，葛溝橡膠壩的控制流域面積達(dá)到5565km2。若按照近期規(guī)劃 (2015年)，并取農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)為0.65、灌溉保證率為50%，葛溝橡膠壩可保證2.1萬hm2農(nóng)田灌溉，年平均灌溉引水量可達(dá)569.6萬m3。同時，平均年下泄量可達(dá)91760.7 萬 m3。

另外，電站設(shè)計裝機980kW，設(shè)計年平均發(fā)電量352.8萬kW·h。但是，1996～2011年電站實際發(fā)電總量2578.93kW·h，年平均發(fā)電量僅161.18萬kW·h?？梢?，湯頭、太平水電站水能利用率低，對其進(jìn)行增效擴容改造是十分必要的。主要從如下幾個方面進(jìn)行考慮:

a.水量供應(yīng)與增發(fā)電量相匹配。湯頭、太平水電站改造后發(fā)電量為352.8萬kW·h，用水量為44582.4萬m3。其中可供水量包括兩部分:a年灌溉引水量569.6萬m3;b葛溝橡膠壩91760.7萬m3的棄水下泄量?？梢?，兩者的水量供應(yīng)將完全滿足兩電站的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

b.渠首建筑與攔蓄引水相協(xié)調(diào)。葛溝橡膠壩工程等別為Ⅲ等，洪水標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇設(shè)計、50年一遇校核。渠首引水閘為4孔2.2m×3m漿砌石拱式穿堤涵閘，閘底板頂高程86.41m，配有4臺8t手動固定螺桿式啟閉機啟閉。在攔蓄、引水、安全等方面，可同時滿足農(nóng)業(yè)灌溉與發(fā)電引水的需求。

c.更新水輪機組，提高出力效率。如前文所述，原有水輪機組因老化磨蝕嚴(yán)重，出力效率不足70%。通過更換新機組，使綜合出力效率可達(dá)到90%以上，即發(fā)電效益可增加20%以上。

d.電量輸出與電網(wǎng)配套相適應(yīng)。湯頭、太平水電站電力將直接輸入臨沂市河?xùn)|區(qū)電網(wǎng)，間接與山東省電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)?？紤]到目前河?xùn)|區(qū)電網(wǎng)電力總裝機容量已達(dá)到120MW，用電負(fù)荷達(dá)到122MW，年用電量達(dá)到8億kW·h，葛溝灌區(qū)湯頭、太平水電站改造后比原設(shè)計年增加電量約162萬kW·h，該電量對河?xùn)|區(qū)電網(wǎng)影響微小，故增效改造后增加電量上網(wǎng)不存在技術(shù)限制。

4 電站改造預(yù)算與內(nèi)容

4.1 預(yù)算概覽

河?xùn)|區(qū)葛溝灌區(qū)湯頭、太平水電站增效擴容項目實施后，總裝機980kW，概算總投資390.57萬元。根據(jù)財政部、水利部《農(nóng)村水電增效擴容改造財政補助資金管理暫行辦法》第六條的規(guī)定，中央財政對增效擴容改造項目按改造后裝機容量給予定額補助，河?xùn)|區(qū)執(zhí)行中部地區(qū)補助標(biāo)準(zhǔn)，即1000元/kW，中央共補助98萬元。不足部分292.57萬元由地方自籌。

4.2 工程實施

根據(jù)前述分析，湯頭、太平水電站技術(shù)改造項目主要包括水力機械設(shè)備及電器設(shè)備更新改造、廠房及發(fā)電建筑物維修加固等。具體工程內(nèi)容為:?更新水輪機1臺、發(fā)電機4臺，更新調(diào)速器附剎車系統(tǒng)7套;?更新變壓器2臺、高壓計量控制柜4套，更新戶外跌落開關(guān)及避雷器2套;?增設(shè)自動化控制系統(tǒng)(含直流及廠用電控制系統(tǒng))2套;?更換電動螺桿式啟閉機、鑄鐵閘門各7臺 (扇);?新增自動清污機1套;?更新水系統(tǒng) (冷卻、潤滑)、排水系統(tǒng);?廠房及發(fā)電建筑物維護(hù)加固等。

5 工程經(jīng)濟性評價

5.1 銷售電量計算

河?xùn)|區(qū)葛溝灌區(qū)2座水電站改造后設(shè)計總裝機980kW，設(shè)計年發(fā)電量352.8萬kW·h。2座水電站多年平均發(fā)電量161.18萬kW·h，年新增發(fā)電量為191.62萬kW·h，年售電量為320.14萬kW·h，增加銷售電量173.88kW·h，計量與公式見下表。

河?xùn)|區(qū)葛溝灌區(qū)年增加售電量計算表

5.2 經(jīng)濟效益評價

a.背景依據(jù)。葛溝灌區(qū)2座水電站投產(chǎn)后發(fā)電量全部入網(wǎng)，供電網(wǎng)基荷用電。其財務(wù)分析電價按目前山東省小水電綜合上網(wǎng)電價0.37元/(kW·h)計算，采用影子電價0.35元 (kW·h)。

b.經(jīng)濟評價直接效益 (B)。計算公式采用B=售電影子價格×年增加售電量，即B=0.35×320.14萬kW·h=112.05萬元。

c.成本分析。同時根據(jù)核準(zhǔn)分析，電站的成本分布為:電站發(fā)電成本0.049元 (kW·h)，運行成本0.018元 (kW·h)，售電成本0.047元 (kW·h)。

d.利潤分析。按銷售電價0.37元/kW計算，發(fā)電利潤為0.316元/kW，年增加售電量173.88萬(kW·h)，年利潤約55.0萬元，投資回收期6.91年。

6 結(jié)語

綜上分析，葛溝水電站增效擴容不但可帶來清潔能源、節(jié)能減排的社會效益，而且在成本、利潤、效益、投資回報等經(jīng)濟因素上是可行的。