【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)：

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