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        湖南山區(qū)在役水電站提質(zhì)增效方法研究

        2017-04-29 00:00:00劉偉
        水能經(jīng)濟(jì) 2017年11期

        【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(fā)電效益、生態(tài)效益等現(xiàn)狀非常突出。為了提高電能質(zhì)量和發(fā)電效率,需對(duì)老式水電站進(jìn)行提質(zhì)增效。本文擬結(jié)合景沖電站提質(zhì)增效工程,對(duì)改造內(nèi)容及方案進(jìn)行深入研究,并對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),從而為我省山區(qū)在役水電站提質(zhì)增效工程提供理論指導(dǎo)。

        【關(guān)鍵詞】湖南山區(qū);在役水電站;提質(zhì)增效;經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

        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(fā)電效益、生態(tài)效益等現(xiàn)狀非常突出。主要原因有社會(huì)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)水平等多種因素的影響,特別在南方多雨地區(qū),按照現(xiàn)有規(guī)范的皮爾遜三型理論方法對(duì)河流徑流過程計(jì)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(dǎo)致水頭利用不充分,水工建筑物布置不合理,導(dǎo)致進(jìn)水口流態(tài)復(fù)雜,影響發(fā)電出力。要發(fā)揮水電站的最大潛能,從設(shè)計(jì)到運(yùn)行改造都要對(duì)電站工程進(jìn)行充分的潛能評(píng)估,結(jié)合河道生態(tài)治理、擴(kuò)大發(fā)電效益,對(duì)役水電站提質(zhì)增效的途展開研究,不僅能直接產(chǎn)生社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,還能為將來新建水電站提供指導(dǎo)意義[1]-[2]。

        本文擬結(jié)合景沖電站提質(zhì)增效工程,對(duì)改造內(nèi)容及方案進(jìn)行深入研究,并對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià),從而為我省山區(qū)在役水電站提質(zhì)增效工程提供理論指導(dǎo)。

        1、工程概況

        景沖電站位于八面山水庫大壩右側(cè)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(duì)的景沖,距安江32公里,現(xiàn)有公路貫通。

        電站最大水頭29.9米,最小水頭14米,設(shè)計(jì)水頭28.8米,廠房布置采取二機(jī)并列,設(shè)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(jī)安裝高程417.20米,機(jī)組中心距8.5米。電站選用水輪機(jī)型號(hào):HL240-WJ-71;發(fā)電機(jī)型號(hào):TSW143/39-12;單機(jī)容量630千瓦,總裝機(jī)容量為1260千瓦。

        景沖電站始建于1978年,2臺(tái)機(jī)組于1979年年底投產(chǎn)發(fā)電, 至今已有30多年, 機(jī)組投產(chǎn)至今未進(jìn)行大的技改,機(jī)組陳舊效益降低,運(yùn)行不安全。該電站2臺(tái)混流式水輪機(jī)是70年代產(chǎn)品,漏水漏油十分嚴(yán)重,現(xiàn)在廠家已停止生產(chǎn),配件采購困難,維護(hù)工作量大,發(fā)電設(shè)備老化程度日趨嚴(yán)重,故障率增高,現(xiàn)有設(shè)備存在的主要問題為:機(jī)電設(shè)備銹蝕、磨損、老化嚴(yán)重,機(jī)組效率下降, 大部分機(jī)電設(shè)備已屬淘汰產(chǎn)品,配件采購困難,運(yùn)行維護(hù)成本高,設(shè)備自動(dòng)化程度低,協(xié)聯(lián)性能差。機(jī)組控制自動(dòng)化程度低,無法實(shí)現(xiàn)機(jī)組現(xiàn)代化管理,存在較大安全隱患,嚴(yán)重影響電站穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

        2、提質(zhì)增效工程

        (1)改造范圍

        本次增效擴(kuò)容改造工程以提高電站水力資源利用效率、提高電站設(shè)備運(yùn)行可靠性,增加發(fā)電能力和降低運(yùn)行維護(hù)成本為目標(biāo),以機(jī)電設(shè)備更新改造為主。經(jīng)復(fù)核,確定本次增效擴(kuò)容改造工程對(duì)2臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組及調(diào)速器、勵(lì)磁等進(jìn)行更新改造,改造后裝機(jī)容量為2×630=1260kW,設(shè)計(jì)年發(fā)電量為437.8千瓦時(shí),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(fā)電效益。景沖電站原設(shè)計(jì)水資源利用不充分,為充分利用豐水期水量,提高發(fā)電效率,本次機(jī)電設(shè)備技術(shù)改造后,利用目前市場上技術(shù)較為成熟的技術(shù),提高水輪發(fā)電機(jī)組的效率,采用新型轉(zhuǎn)輪,增加機(jī)組過流量,以增加機(jī)組出力,提高發(fā)電量。

        ②保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行?,F(xiàn)有機(jī)組設(shè)備故障率高,不利于電站的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,通過機(jī)電設(shè)備技術(shù)改造,可以更換掉一批淘汰設(shè)備、嚴(yán)重磨損銹蝕設(shè)備,保證機(jī)組更加安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

        ③減少了設(shè)備維護(hù)工作量,提高了電站的自動(dòng)化水平。現(xiàn)有監(jiān)測控制保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)化水平不高,很多信號(hào)沒有采集,且現(xiàn)有繼電保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作不可靠。通過機(jī)電設(shè)備技術(shù)改造,可以提高電站設(shè)備的現(xiàn)代化水平,實(shí)現(xiàn)“無人值班,少人值守”的運(yùn)行模式,從而降低運(yùn)行成本,減輕管理人員工作強(qiáng)度。

        (3)改造原則

        本次增效擴(kuò)容改造的原則是在保持電站現(xiàn)有水工建筑物基本不變的原則下,在電站實(shí)際水頭流量參數(shù)基礎(chǔ)上對(duì)電站水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備及輔助設(shè)備進(jìn)行增效擴(kuò)容改造。

        (4)改造內(nèi)容與方案

        根據(jù)電站的實(shí)際情況,結(jié)合電站管理單位的建議,本工程技術(shù)改造的內(nèi)容如下:

        1、2號(hào)水輪機(jī)更新改造,1、2號(hào)發(fā)電機(jī)改造、1、2號(hào)調(diào)速系統(tǒng)更新改造、供水系統(tǒng)更新改造。

        ①水輪機(jī)

        經(jīng)水能復(fù)核,機(jī)組更新改造后單機(jī)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(shè)計(jì)值相差很小。在水頭不變的情況下,可以通過提高機(jī)組效率來增大機(jī)組出力。

        ②發(fā)電機(jī)

        現(xiàn)有2臺(tái)發(fā)電機(jī)型號(hào)為TSW143/36-12,為上世紀(jì)70年代產(chǎn)品,經(jīng)多年運(yùn)行,電機(jī)效率較低,絕緣老化嚴(yán)重,經(jīng)常損壞,容易受潮,容易出現(xiàn)電機(jī)短路的安全事故,嚴(yán)重影響電站的安全運(yùn)行,需要更新,為降低投資,改為低壓機(jī)組。發(fā)電機(jī)更新項(xiàng)目為定子、轉(zhuǎn)子線圈、軸承及軸、機(jī)組冷卻系統(tǒng)、機(jī)組剎車系統(tǒng)等。

        ③調(diào)速系統(tǒng)

        調(diào)速系統(tǒng)設(shè)備屬淘汰產(chǎn)品,設(shè)備嚴(yán)重老化,對(duì)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行全面更換,以保證機(jī)組的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。更新改造調(diào)速器型號(hào)為YWT-600/25型微機(jī)調(diào)速器,額定壓力2.5MPa。

        ④供水系統(tǒng)

        電站原技術(shù)供水設(shè)備已經(jīng)非常陳舊,銹蝕嚴(yán)重,性能差,本次更新改造擬全部更換,并更換油氣水系統(tǒng)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(jìn)入供水池,經(jīng)供水總管向各機(jī)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(yán)重,本次對(duì)濾水器進(jìn)行更新改造,并更換閥門。

        3、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

        (1)評(píng)價(jià)依據(jù)及其相應(yīng)參數(shù)

        本次評(píng)價(jià)主要依據(jù)國家發(fā)展改革委和建設(shè)部以發(fā)改投資[2006]1325號(hào)文印發(fā)《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》(第三版)和水利部《小水電建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)程(SLl6—2010)》。

        評(píng)價(jià)參數(shù)包括價(jià)格、社會(huì)折現(xiàn)率、計(jì)算期。

        ①價(jià)格。本工程國民經(jīng)濟(jì)對(duì)投入物及產(chǎn)出物原則上按影子價(jià)格進(jìn)行評(píng)價(jià)。

        ②社會(huì)折現(xiàn)率。社會(huì)折現(xiàn)率是建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的通用參數(shù),是建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)可行性的主要判斷依據(jù),根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》(第三版)及《小水電建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)規(guī)程(SLl6—2010)》,國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中社會(huì)折現(xiàn)率按8%。

        ③計(jì)算期。計(jì)算期包括建設(shè)期和運(yùn)行期??紤]到中小型水輪機(jī)組、中小型金屬機(jī)構(gòu)等經(jīng)濟(jì)使用年限皆為20年,本次運(yùn)行期考慮20年,建設(shè)期為2年,總計(jì)算期22年。

        (2)國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

        ①評(píng)價(jià)范圍與方法。對(duì)評(píng)價(jià)中的各種費(fèi)用均按要求進(jìn)行影子價(jià)格的調(diào)整,以正確客觀的計(jì)算本工程項(xiàng)目實(shí)施后對(duì)國民經(jīng)濟(jì)所作的凈貢獻(xiàn)。

        ②工程投資經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。本工程總投資為371.70萬元。年運(yùn)行費(fèi)是項(xiàng)目每年支付的運(yùn)行管理費(fèi)。根據(jù)財(cái)務(wù)成本測算,年運(yùn)行費(fèi)根據(jù)投資調(diào)整,項(xiàng)目國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)時(shí)年運(yùn)行費(fèi)為4萬元。流動(dòng)資金包括維持工程正常運(yùn)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(zhuǎn)資金。由于該值較小,且為一次性投入,故財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)的流動(dòng)資金未予調(diào)整,即3.78萬元。

        ③工程經(jīng)濟(jì)效益估算。本次增效擴(kuò)容主要是增加發(fā)電效益,全部改造后電站裝機(jī)1260kW,年發(fā)電量437.8萬kW·h,在經(jīng)濟(jì)分析時(shí),按影子上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算效益。

        ④國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。根據(jù)本工程計(jì)劃工程進(jìn)度安排,將各項(xiàng)費(fèi)用與效益匯入現(xiàn)金流量表,進(jìn)行國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)計(jì)算:本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率12.84%,大于社會(huì)折現(xiàn)率8%;經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值135萬元,大于零;經(jīng)濟(jì)效益費(fèi)用比1.30,大于1。項(xiàng)目國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)合理。

        ⑤國民經(jīng)濟(jì)敏感性分析

        結(jié)合本工程的具體情況,選取工程投資費(fèi)用和發(fā)電效益分別提高或降低10%、20%時(shí)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的變化進(jìn)行計(jì)算與分析。其成果見表1。計(jì)算結(jié)果表明,即使發(fā)生一定幅度的不利變化,本工程的國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)指標(biāo)均高于8%,說明本工程從國民經(jīng)濟(jì)角度而言,具有較強(qiáng)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。

        結(jié)語:

        隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民群眾物質(zhì)文化生活水平的不斷提高, 社會(huì)對(duì)電力的需求日益增強(qiáng),對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來越高。我國電力行業(yè)長期存在自動(dòng)化水平低下,難以滿足社會(huì)對(duì)高質(zhì)量電能的要求,為了提高電能質(zhì)量和發(fā)電效率,需對(duì)老式水電站進(jìn)行提質(zhì)增效。文中以景沖電站為研究實(shí)例,詳細(xì)分析了該電站提質(zhì)增效工程,該工程于2013年完工,經(jīng)過四年的運(yùn)行,達(dá)到了預(yù)期效果。

        參考文獻(xiàn):

        [1]吳建平.小型水電站增效擴(kuò)容工程的技術(shù)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(kuò)容[J]裝備制造技術(shù),2014(3):37-39.

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