牛曉東（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

山西農(nóng)村水電增效擴容改造項目回顧

牛曉東
（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

摘要：結合農(nóng)村水電增效擴容改造的實例，從幾個方面分析了電站改造的良好效果，進一步說明了增效擴容改造項目的必要性。針對改造工程的設計和施工中出現(xiàn)的一些問題談了一點看法，提出了對該類項目的一些心得體會和建議。

關鍵詞：水電；增效擴容；農(nóng)村；改造

1　前言

農(nóng)村水電增效擴容改造，是以提高機組綜合能效和安全性能，增加水電站發(fā)電能力等為目的，在不增加原有機組臺數(shù)的基礎上對老舊農(nóng)村水電站機電設備和配套設施進行的更新改造，是財政部、水利部貫徹十八大精神的一項重要舉措。

許多農(nóng)村小型水電站借著這個契機，提升了發(fā)電能力，提高了綜合效率，在實現(xiàn)電站現(xiàn)代化管理的道路上邁出了重要一步。山西30余座農(nóng)村水電站就是該項目的切實受益者。

2　電站改造情況及效果分析

當前，山西省納入農(nóng)村水電增效擴容改造的30余座農(nóng)村水電站已經(jīng)陸續(xù)實施改造，部分已經(jīng)完成并初見效益?，F(xiàn)在，從工程設計的角度，結合典型水電站改造實例，對農(nóng)村水電增效擴容改造項目的改造情況進行回顧，并對改造效果進行初步分析。

山西省關河水電站1960年建設完成，裝機容量為3×700kW，并網(wǎng)電壓35kV。原水輪機及發(fā)電機設備為蘇聯(lián)廠家制造，設備投運距今已50多年，性能明顯降低、效率低下，屬于已經(jīng)淘汰的產(chǎn)品。機電設備的零部件大多已沒有廠家在生產(chǎn)，很難采購到合適的零部件。由于電能質量差，不能滿足接入的電力系統(tǒng)對電能質量的要求，并且，發(fā)電效率低，向電力系統(tǒng)上送電量太小，起不到水電站應有的調節(jié)作用。也就是說，電力系統(tǒng)不愿意接收這個只會造成電網(wǎng)諧波的小電源。

目前，增效擴容改造工作已經(jīng)完成，改造后裝機容量為3×800kW，電站機電設備和升壓站電氣設備全部更新，經(jīng)驗收后，已經(jīng)并網(wǎng)發(fā)電，當月發(fā)電量近100萬kW·h。預計增效擴容改造后，年平均發(fā)電量為495萬kW·h，比電站原運行期內年平均發(fā)電量267.6萬kW·h提高85%。

山西省定襄縣戎家莊水電站1979年開始建設，完成時裝機容量為4×1250kW。該電站作為定襄縣農(nóng)村水電直供電片區(qū)電網(wǎng)的骨干電站，擔負著一個鎮(zhèn)8個自然村的生產(chǎn)和生活供電任務。近年來，由于機組設備老化，效率下降，電能質量下降，不能產(chǎn)生最佳的經(jīng)濟效益和社會效益，最近幾年年平均發(fā)電量僅為820萬kW·h。電站的發(fā)電量在大幅度減少，而隨著新農(nóng)村建設的步伐加快，片區(qū)用電量卻在逐年增長，年增長率大于10%。另外，水電直供電片區(qū)電網(wǎng)的線路老化，架設不規(guī)范，配電設備落后，損耗高。在供需關系不平衡的條件下，向國電網(wǎng)外購電量不斷增加，小水電質優(yōu)價廉的優(yōu)勢得不到體現(xiàn)?？傊娬竞椭惫╇娖瑓^(qū)電網(wǎng)已不能滿足日益增長的供電負荷及供電質量的要求。

在戎家莊水電站增效擴容改造后，通過更新設備，提高效率，年發(fā)電量將達到1295萬kW·h。結合水電直供電片區(qū)電網(wǎng)改造項目，改造電網(wǎng)，降低損耗，使水電直供區(qū)農(nóng)民得到優(yōu)質且價格合理的電能，使水電供電企業(yè)獲得更好的效益。

增效擴容改造實例的直接效果就是提高了機組效率，增加了發(fā)電量，為發(fā)電企業(yè)帶來了直接的實質性的效益。另外，增效擴容改造的良好效果還體現(xiàn)在其他一些方面。

（1）設備更新改造后，電站的運行、維護工作量大幅減少。電站職工擺脫了長時間機旁值守的工作狀態(tài)，擺脫了機組隨時都可能故障停機的心理環(huán)境，擺脫了長期噪聲污染對身心的傷害，工作環(huán)境得到改善，工作強度得到減輕。減少了發(fā)電企業(yè)的運行和維護成本，間接提高了企業(yè)的效益。

（2）電站職工的業(yè)務水平得到了提升，自身素質得到了提高。電站改造后，建立了電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)，改變了以往常規(guī)監(jiān)控、保護的運行方式，對運行人員、維護人員和管理人員的自身業(yè)務水平提出了更高的要求。電站管理機構通過組織人員在項目進行中積極跟進，加強學習，積極參加設備廠家的業(yè)務培訓，與建設安裝調試單位實現(xiàn)無縫對接，順利接手了自動化程度相對較高的電站。

（3）作為整個電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，具有相當高度自動化水平的現(xiàn)代化水電站，將為國家電網(wǎng)提倡的智能電網(wǎng)的建設提供重要支撐。增效擴容改造工程實現(xiàn)了電站綜合自動化系統(tǒng)改造，該系統(tǒng)由監(jiān)控系統(tǒng)、微機保護、計量、通訊等幾個部分組成，實現(xiàn)了集信息采集、傳輸、優(yōu)化調度與自動監(jiān)控于一體的現(xiàn)代化電站管理功能，為電站優(yōu)質安全運行提供重要保證。

（4）對推進節(jié)能減排、建設生態(tài)文明、改善人民生活條件具有十分重要的意義。增效擴容改造后，極大地利用現(xiàn)有水力資源，增加綠色可再生電能供應，有效減少煤的消耗和二氧化碳的排放；消除了工程安全隱患，保障公共安全，讓項目區(qū)群眾得到更多了實惠。

3　幾個需要探討的問題

經(jīng)過在許多工程的實踐，農(nóng)村水電增效擴容改造項目的效果是非常明顯的，對當?shù)亟?jīng)濟的積極影響和對發(fā)電企業(yè)及職工帶來直接利益的事實也是毋庸置疑的。現(xiàn)提出在各電站的改造實施過程中，一些改造工程特有的問題，以供商榷。

（1）由于電站建設年代較早，電站與電力系統(tǒng)的通訊方式大多是載波通訊、微波通訊、或者根本沒有。結合增效擴容改造項目，各電站接入電力系統(tǒng)的系統(tǒng)變電站所屬供電部門對電站通訊方式提出了新的要求，大多要求建立光纖通訊方式，實現(xiàn)遠動功能，并結合電站改造，配套改造接入系統(tǒng)的對側變電站間隔、通訊設備等。相對裝機容量較小的電站，該部分投資比重很大，甚至與電站機電設備總投資額相當。根據(jù)財政部、水利部的《農(nóng)村水電增效擴容改造財政補助資金管理暫行辦法》相關規(guī)定，中央財政、省級財政對增效擴容改造項目的資金補助是按改造后裝機容量給予定額補助，因此，企業(yè)的自籌資金比重將相對較大，對于因長期效率低下、收益微薄的農(nóng)村小水電企業(yè)來講，配套該部分資金是相當困難的。

（2）由于電站建設年代較早，在那個物質極度匱乏的年代，受當時的設計水平、自動化程度、設備的制造水平、材料設備的供應條件等的局限，許多電站的建筑物空間相對狹小，導致機電設備的布置很緊湊。改造過程中發(fā)現(xiàn)，依據(jù)現(xiàn)在執(zhí)行的許多機電專業(yè)的規(guī)范，一些農(nóng)村小水電站的機電設備的安全距離、各種通道的最小寬度等不能滿足規(guī)范要求。改造設計必須遷就主、副廠房建筑物現(xiàn)狀，原則上不對廠房建筑物進行大規(guī)模改造，因此，廠房內設備的總體布置，既要滿足水電站生產(chǎn)的功能要求，又要符合現(xiàn)代控制的要求，更要滿足現(xiàn)行規(guī)程規(guī)范的要求，特殊情況下，對水電站的建筑物進行局部改造是必需的。即使這樣，改造后水電站的總體設備布置也很難與新建水電站相媲美。

（3）許多水電站并不是單純的將所發(fā)電能全部送入系統(tǒng)，還擔負著為近區(qū)負荷供電的要求，擔負著為水電直供電片區(qū)供電的要求。顯然，這部分機電設備的改造不屬于農(nóng)村水電增效擴容改造項目范圍。還有的電站，在后期曾擴容過，而擴容部分是近幾年才完成的，不滿足中央補助資金支持的增效擴容改造項目關于“1995年及以前投運，單站裝機容量5萬kW及以下的農(nóng)村水電站”的要求。但是，水電站的綜合自動化系統(tǒng)是一個有機的整體，在對水電站的部分機組和公用設備進行自動化改造后，為近區(qū)負荷配電的部分設備，或者部分近期新增機組沒有進行改造，不能被完整納入改造后的電站自動化系統(tǒng)，那么電站的自動化系統(tǒng)也是不完整的，要實現(xiàn)無人值班、少人值守也是較難實現(xiàn)的。

4　體會與建議

增效擴容改造工程的各個電站建設于不同年代，風格不同，設備選擇不同，自動化程度也相差很多。無論從設計角度還是施工角度來看，改造一座舊電站比新建一座電站都要復雜的多。從多個電站的改造設計中獲得了一些體會，以期在今后類似的工程中能有所幫助。

（1）結合電站現(xiàn)狀特點，具體案例具體設計。電站各不相同，不能套用通用設計，尤其是機組改造方案，應充分考慮原機型和布置形式，盡可能利用原機組埋入部件和廠房建筑，節(jié)省改造成本。這一點也是《增效擴容改造項目指導意見》的要求。設計人員與設備廠家技術人員應充分掌握現(xiàn)場信息，對一些技術圖紙缺失的老電站，應當采取實地測量，查勘的方式，取得準確的數(shù)據(jù)，預判改造中可能出現(xiàn)的技術問題，從而能有針對性地進行設計。

（2）項目的概算應充分考慮到水電站內部通信、對外通信及系統(tǒng)通信的投資，尤其是對外通信部分，應結合電力系統(tǒng)對通信部分的要求，避免該部分預算投資與實際投資偏差太大。各電站與電力系統(tǒng)的通信設備相差甚遠，希望各級財政的資金補助也適當兼顧到不同年代建設的電站差異，對通信設備嚴重落后的老舊電站加大資金補助。

（3）期待電站改造的規(guī)劃能實現(xiàn)點（電站）的模式到面（片區(qū)）的模式的轉變。單一的電站改造后，效果顯著，但與其相關的電站近區(qū)負荷配電部分、水電直供電片區(qū)電網(wǎng)部分、電站后期新增的未納入增效擴容項目的機組等因素也是影響電站綜合效益的部分，這部分設備的改造需求也是非常迫切的，只有整個面的綜合效益提升了，才能徹底消除電網(wǎng)損耗的瓶頸，真正建立可靠、高效、潔凈的農(nóng)村水電網(wǎng)。

5　結束語

水電作為一種可再生的綠色能源，越來越受到各級政府和水行政部門的重視。在各地農(nóng)村小水電站普遍存在設備陳舊、效率下降，電能質量下降的情況下，水利部及時啟動了農(nóng)村水電增效擴容改造項目，使農(nóng)村小水電站充分發(fā)揮了自身優(yōu)勢，提高了綜合效益，為新農(nóng)村建設和推進城鎮(zhèn)化建設提供了大量的清潔可再生能源。

中圖分類號：TV738

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）03-0062-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.03.018

收稿日期：2015-01-06

作者簡介：牛曉東（1975-），男，工程師，從事水電站電氣設計工作。