□潘永全(鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣水利局)

論節(jié)能減排項(xiàng)目
——增效擴(kuò)容改造

□潘永全(鎮(zhèn)遠(yuǎn)縣水利局)

農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造是中共中央、國務(wù)院為了加快水利改革的發(fā)展，提高水能資源利用效率，保障農(nóng)村用電需要，促進(jìn)農(nóng)村水電持續(xù)有序發(fā)展而做出的一項(xiàng)重大舉措。本文主要闡述了貴州省水電站增效擴(kuò)容改造項(xiàng)目的意義和要求，并且實(shí)例探討了貴州省水電站水輪機(jī)組的增效擴(kuò)容改造工程。

節(jié)能；水電站；增效；擴(kuò)容；改造

0 引言

我國農(nóng)村水電裝機(jī)世界第一，2011年前達(dá)4.50萬座，總裝機(jī)容量達(dá)到6200萬kW，在建裝機(jī)1000多萬kW，年發(fā)電量2000多億kW·h，為農(nóng)村電力發(fā)展及人民群眾生活水平的提高起到了很大的促進(jìn)作用。但是很多水電站由于運(yùn)行多年，加上當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)水平、施工安裝技術(shù)水平、設(shè)備制造水平及材料的限制，目前出現(xiàn)技術(shù)落后、設(shè)備老化、出力不足、效率低下、超期服役及機(jī)電設(shè)備不配套、事故隱患日益增加等問題，嚴(yán)重影響電站的經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)，因而必須對農(nóng)村水電站進(jìn)行擴(kuò)容改造。

1 貴州省實(shí)施農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造的重要意義

1.1 農(nóng)村水電是貴州電力工業(yè)的重要組成部分

貴州省農(nóng)村水電資源豐富，技術(shù)可開發(fā)量733.50萬kW，改革開放以來，貴州省農(nóng)村水電建設(shè)蓬勃發(fā)展，目前全省已建成農(nóng)村水電站1408座，總裝機(jī)容量259萬kW，在建農(nóng)村水電站115座，裝機(jī)容量77萬kW。多年來，在水利部的關(guān)心、支持和指導(dǎo)下，貴州省共建成達(dá)標(biāo)驗(yàn)收了21個(gè)農(nóng)村初級電氣化縣和34個(gè)水電農(nóng)村電氣化縣，自2003年開展小水電代燃料試點(diǎn)以來，共建設(shè)了30個(gè)代燃料項(xiàng)目。農(nóng)村水電在促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、惠及“三農(nóng)”等方面做出了重要貢獻(xiàn)。

1.2 實(shí)施農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造的必要性

1.2.1 是發(fā)展可再生能源、促進(jìn)節(jié)能減排的迫切需要

農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造不需移民，不增加環(huán)境負(fù)擔(dān)，開發(fā)成本和電能質(zhì)量均優(yōu)于風(fēng)能、太陽能等同類能源。全面實(shí)施農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造，不僅可鞏固全省需要改造電站的發(fā)電能力，還可較大規(guī)模地新增水電發(fā)電量。

1.2.2 是消除工程安全隱患、保障公共安全的迫切需要

貴州省農(nóng)村水電多建于20世紀(jì)50-70年代。這個(gè)時(shí)期建設(shè)的農(nóng)村水電站普遍存在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、建筑質(zhì)量差、設(shè)備制造水平及技術(shù)性能低等問題。經(jīng)過多年的運(yùn)行，設(shè)備老化嚴(yán)重，安全隱患多。通過增效擴(kuò)容改造，可消除工程安全隱患，保障公共安全。

1.2.3 是服務(wù)“三農(nóng)”、促進(jìn)社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的需要

農(nóng)村水電是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民、農(nóng)村集體經(jīng)濟(jì)組織的重要收入來源和農(nóng)村公益事業(yè)的主要支柱。實(shí)施增效擴(kuò)容改造，將直接惠及當(dāng)?shù)剞r(nóng)民，并對鞏固農(nóng)村基層政權(quán)、加強(qiáng)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、壯大農(nóng)村集體經(jīng)濟(jì)具有重要作用。

1.2.4 是進(jìn)一步發(fā)揮財(cái)政資金作用、提高病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固整體效益的需要

目前貴州省許多水庫附屬小水電站的機(jī)電設(shè)備均未實(shí)施更新改造，因此，實(shí)施農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造，不僅可以促進(jìn)可再生能源的發(fā)展，還能進(jìn)一步發(fā)揮財(cái)政資金作用、提高病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固整體效益，促進(jìn)水庫良性運(yùn)行。

2 貴州農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造的總體要求

2.1 農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造的必備條件

水利部、財(cái)政部聯(lián)合下發(fā)的《農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，是指導(dǎo)做好農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造工作的基礎(chǔ)和依據(jù)。結(jié)合貴州農(nóng)村水電實(shí)際，納入《貴州省農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造實(shí)施方案》的電站必須具備以下條件：

符合河流綜合利用規(guī)劃、防洪規(guī)劃和河流水能資源開發(fā)規(guī)劃,1995年及以前投運(yùn)的，單站裝機(jī)容量5萬kW及以下的農(nóng)村水電站，且不屬于“十二五”時(shí)期水電新農(nóng)村電氣化或2009-2015年小水電代燃料項(xiàng)目。項(xiàng)目前期工作基礎(chǔ)較好，綜合效益突出，地方政府和業(yè)主積極性高，具備較強(qiáng)的籌融資能力，能夠保證項(xiàng)目按時(shí)實(shí)施完成。對已實(shí)施水庫除險(xiǎn)加固、民族地區(qū)、貧困地區(qū)和具有水利綜合利用功能的電站，優(yōu)先考慮納入增效擴(kuò)容改造范圍。電站已按照水利部、工商總局、安監(jiān)總局和電監(jiān)會(huì)《關(guān)于加強(qiáng)小水電站安全監(jiān)管工作的通知》（水電〔2009〕585號(hào)）的要求，落實(shí)農(nóng)村水電安全生產(chǎn)“雙責(zé)任”主體，法人機(jī)制與管理制度健全，基本建設(shè)手續(xù)完備，產(chǎn)權(quán)明晰，管理規(guī)范，改造后能實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定運(yùn)行。以電量計(jì)算的增效擴(kuò)容潛力原則上需達(dá)到20%以上，對支農(nóng)惠農(nóng)作用明顯和綜合效益較大的項(xiàng)目，增效擴(kuò)容潛力不低于10%。

增效擴(kuò)容改造后額定工況下水輪發(fā)電機(jī)組的綜合效率將分別達(dá)到以下指標(biāo):單機(jī)功率<3000kW：75%以上；單機(jī)功率3000～10000kW：81%以上；單機(jī)功率10000kW以上：88%以上。改造后發(fā)電年利用小時(shí)原則上不低于3300h，有綜合利用功能的原則上不低于3000h；按改造后裝機(jī)容量計(jì)算，單位千瓦改造投資不超過4000元/kW，新增電量改造投資不超過4元/kW·h。

2.2 農(nóng)村水電增效擴(kuò)容改造基本情況

2.2.1 預(yù)期計(jì)劃

納入實(shí)施方案的增效擴(kuò)容改造電站163座，改造前裝機(jī)17.57萬kW，年發(fā)電量6.50億kW·h，改造后裝機(jī)24.76萬kW，年發(fā)電量10.39億kW·h，改造后增加裝機(jī)7.18萬kW，增加發(fā)電量3.89億kW·h，改造總投資約7.80億元，單位千瓦投資3154元/kW，新增單位電能投資2元/kW·h。

2.2.2 資金籌措

增效擴(kuò)容改造共需資金7.80億元，申請中央補(bǔ)助約3億元，申請省級配套補(bǔ)助資金1.40億元，項(xiàng)目單位自籌1.70億元，銀行貸款1.70億元。

2.2.3 進(jìn)度安排

項(xiàng)目實(shí)施按兩年分兩批次安排開工。第一年安排實(shí)施100個(gè)項(xiàng)目，完成總投資5.20億元；第二年安排實(shí)施63個(gè)項(xiàng)目，完成總投資2.60億元。

3 水電站水輪機(jī)組增效擴(kuò)容改造案例分析

3.1 水電站機(jī)組基本參數(shù)

貴州某水電站裝有3臺(tái)混流式水輪發(fā)電機(jī)組，額定水頭50.50m，工作水頭變幅40～63m。其中2臺(tái)單機(jī)額定出力1600kW，電站計(jì)劃改造增容到2000kW，目前在可研立項(xiàng)階段。表1為該水電站水輪機(jī)設(shè)備技術(shù)參數(shù)。

3.2 機(jī)組運(yùn)行情況

該水電站投產(chǎn)以來，相繼發(fā)生水輪機(jī)振動(dòng)、轉(zhuǎn)輪葉片大量裂紋且頻繁出現(xiàn)、轉(zhuǎn)輪空蝕及磨損嚴(yán)重、下導(dǎo)軸瓦松動(dòng)，加上長期補(bǔ)焊整型，其葉片型線、葉片厚度和葉片開口值等均遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致3臺(tái)機(jī)組水輪機(jī)效率和機(jī)組出力大幅度下降，穩(wěn)定性也很差，已嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。這些問題的產(chǎn)生與制造的質(zhì)量有關(guān)，更重要的原因很有可能就是因?yàn)樗啓C(jī)的設(shè)計(jì)選型不當(dāng)。

3.3 改造目標(biāo)

在50.50m額定水頭條件下，增容改造后達(dá)到額定出力2000kW，在較高水頭下運(yùn)行，機(jī)組應(yīng)保證穩(wěn)定性能滿足要求。

3.4 水輪機(jī)增容改造方案

表1 水輪機(jī)設(shè)備技術(shù)參數(shù)表

通過全面分析該電站增容改造的條件和實(shí)際需求，推薦HL2517型轉(zhuǎn)輪應(yīng)用于本站改造。改造轉(zhuǎn)輪滿足以下技術(shù)指標(biāo)，見表2。

表2 HL2517-71轉(zhuǎn)輪改造后技術(shù)指標(biāo)表

采用HL2517-71轉(zhuǎn)輪改造后，水輪機(jī)額定流量可以由改造前的4m3/s增加到改造后的4.80m3/s，增加最大幅度為20%；額定點(diǎn)運(yùn)行效率提高1%左右。改造后的機(jī)組額定出力能夠達(dá)到2000kW，空化系數(shù)與HL220基本相同。經(jīng)校核，改造后水輪機(jī)的水力性能和機(jī)械性能完全滿足安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

綜上所述，HL2517-71轉(zhuǎn)輪是計(jì)劃增容改造電站機(jī)組增容改造比較理想的轉(zhuǎn)輪。

3.5 改造效益初步估算

本站機(jī)組改造后，水輪機(jī)效率將有一定提高，在相同來水量的條件下可增加發(fā)電量。平均效率由改造前的87%提高到改造后的88%，可年增電量約26萬kW·h。改造后由于水輪機(jī)過流能力提高，兩臺(tái)機(jī)組額定出力可以提高800kW左右，如按滿負(fù)荷運(yùn)行8000h計(jì)算，可年增發(fā)電量640萬kW·h。

4 結(jié)語

在水電站改造工程中，所謂增效擴(kuò)容改造就是對原本水電站損壞或者舊項(xiàng)目進(jìn)行改造，這樣做的主要目的是為了對水能資源進(jìn)行充分利用，并且能夠?qū)恿魃鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行有效保護(hù)。在實(shí)際工程施工中，需要根據(jù)工程的具體情況，對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行詳細(xì)的研究，找出有效的解決措施，這是既減少發(fā)電損失又能按時(shí)完成水電站增效擴(kuò)容改造任務(wù)的關(guān)鍵。

TV73

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1673-8853（2014）01-0065-02

2013-12-20

趙 鑫）