王 青

（山西水投汾河水務(wù)有限公司山西太原030006）

0 引言

山西省汾河水庫水電站為壩后引水式季節(jié)性電站，結(jié)合灌溉、供水進(jìn)行發(fā)電。近期根據(jù)水利部和山西省政府聯(lián)合批復(fù)的《汾河流域生態(tài)修復(fù)規(guī)劃》，將對汾河流域采取增加水域面積，加大入滲補(bǔ)給，提升地下水位，涵養(yǎng)河流水源等措施實現(xiàn)汾河流域的生態(tài)和諧，汾河水庫將實現(xiàn)對下游河道進(jìn)行不斷流生態(tài)補(bǔ)給，為了不浪費小流量生態(tài)補(bǔ)水的水能，在原有水電站增設(shè)一臺生態(tài)機(jī)組進(jìn)行能源再利用。

1 汾河水庫用水調(diào)度現(xiàn)狀及生態(tài)機(jī)組用水情況分析

近幾年，汾河水庫每年來水量約為3.5 億m3：這其中包括萬家寨引黃工程給汾河水庫供水約1.0 億m3，這部分來水不通過發(fā)電機(jī)組向下游放水發(fā)電，而是通過萬家寨引黃工程聯(lián)接段管道向太原供水；兩臺大機(jī)組每年發(fā)電放水約為2.177 億m3，所以剩余約0.323 億m3的水做為生態(tài)補(bǔ)水也要下泄，下泄的方式通過泄洪洞向下游河道放水，但這部分能量就白白浪費了，為了回收下泄流量產(chǎn)生的能量，可以通過增加生態(tài)機(jī)組來回收能量。

除了每年的冰凍期約3 個月不泄放生態(tài)水外，大機(jī)組發(fā)電約6 個月，剩余3 個月要下泄0.323 億m3流量，也就是每天約35.9 萬m3流量，每秒流量約為4.15 m3。根據(jù)現(xiàn)有機(jī)組情況，生態(tài)機(jī)組的設(shè)計流量定為4.0 m3/s，能夠保證生態(tài)機(jī)組3 個月的用水，實施本工程可增加水電站發(fā)電量，本機(jī)組發(fā)電用以滿足管理局生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)日常用電，余電上網(wǎng)。

2 生態(tài)機(jī)組的實施位置與任務(wù)布置

1）水電站主廠房水輪機(jī)層安裝間下方布置有油庫、油處理室和油烘干室，水電站運行幾十年來，油庫和油處理設(shè)備利用率極低，設(shè)備閑置嚴(yán)重，但是還需要費用進(jìn)行日常維護(hù)和檢修，消耗人力、物力和財力。本次移除油處理室和烘干室設(shè)備，拆除油處理室和烘干室磚墻，利用此空間（長14.0 m，寬6.0 m，高4.5 m）安裝一臺生態(tài)機(jī)組，同時對因設(shè)備安裝引起的基礎(chǔ)進(jìn)行必要的改造。

水庫工程建成投入運行后，先后進(jìn)行了一系列水庫的加固與續(xù)建改造工作，為本次新增生態(tài)機(jī)組提供了有利條件。

2）新增生態(tài)機(jī)組項目工程內(nèi)容包括：

（1）拆除原透平油處理室與1#機(jī)組之間的磚砌隔墻、拆除烘干機(jī)室與油處理室的磚砌隔墻。透平油庫三只油筒及管路暫不拆除。

（2）移除油泵、壓力濾油機(jī)、真空濾油機(jī)和油烘干機(jī)室設(shè)備。

（3）新增生態(tài)機(jī)組的相關(guān)建筑物由進(jìn)水管鎮(zhèn)墩、進(jìn)水閥井、機(jī)組基礎(chǔ)機(jī)墩、尾水渠、電纜溝，以及進(jìn)水管和尾水錐管防護(hù)組成。

（4）機(jī)電設(shè)備包括水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、調(diào)速器、進(jìn)水管、進(jìn)水閥、機(jī)旁屏以及輔助設(shè)備管路。

（5）在發(fā)電機(jī)旁安裝一面勵磁屏，一面LCU 屏，一面保護(hù)屏。

3）機(jī)組選型：對水電站生態(tài)機(jī)組進(jìn)行水能復(fù)核后，電站設(shè)計流量4.0 m3/s，根據(jù)近幾年的蓄水位情況，設(shè)計發(fā)電水頭確定為48.0 m，最高水頭52.0 m，最低水頭41.0 m，選擇1 臺水輪機(jī)，型號為HLA551-WJ-71，單臺機(jī)出力1 676 kW；發(fā)電機(jī)選用SFW1600-8/1430，裝機(jī)容量1×1 600 kW。

3 增加生態(tài)機(jī)組的優(yōu)勢與前景

1）投資小，見效快，小水電技術(shù)成熟，投資規(guī)模小，利用現(xiàn)有水電站廠房和空間即可施工，施工工藝不復(fù)雜，回收投資快，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

2）生態(tài)機(jī)組建成發(fā)電以后，生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)的用電可以自給，節(jié)約單位用電費用支出，社會效益顯著。

3）提高應(yīng)急救災(zāi)能力，由于小機(jī)組能夠“黑啟動”，“就地開發(fā)、就近供電”在電力主網(wǎng)因災(zāi)解列、停運等情況下，小機(jī)組能夠發(fā)揮其分布式供電的優(yōu)勢，迅速恢復(fù)供電，保障電網(wǎng)安全，有效降低災(zāi)害損失。

4）節(jié)能減排，提高水能資源的利用效率，并通過效率的提高，能夠生產(chǎn)更多的清潔電力，有效減少石化能源消耗，可以有效節(jié)約能源，有利于資源合理配置，大力發(fā)展水電，改善能源結(jié)構(gòu)是我國可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，利用生態(tài)機(jī)組發(fā)電，可以將資源再生利用、改善氣候與環(huán)境、屬于清潔發(fā)展機(jī)制項目，為我國減排溫室氣體作出貢獻(xiàn)。

5）生態(tài)補(bǔ)水調(diào)度靈活，目前生態(tài)機(jī)組的過機(jī)流量與要求的生態(tài)放水流量基本一致，增加生態(tài)小機(jī)組后可根據(jù)汾河下游的補(bǔ)水需求量不同而采取大機(jī)組與小機(jī)組組合發(fā)電的形式調(diào)水，3～5 m3/s 小流量用水時采取1 臺生態(tài)機(jī)組發(fā)電，15～20 m3/s 中流量用水時采取1 臺小機(jī)組加1 臺大機(jī)組發(fā)電，能夠充分利用不同的泄水流量來靈活發(fā)電，能夠保證枯水季與豐水季的供水與防洪的調(diào)度需求。

電站發(fā)電后的尾水可以維護(hù)河流健康生命，統(tǒng)籌兼顧當(dāng)?shù)厣a(chǎn)生活用水、環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)的需求。具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益，符合國家的產(chǎn)業(yè)政策及環(huán)境政策。

4 生態(tài)機(jī)組接入國家電網(wǎng)的實施方案

新增生態(tài)機(jī)組運行方式和接入方案經(jīng)過國家電網(wǎng)相關(guān)部門的審批后，原則同意生態(tài)機(jī)組接入電網(wǎng)。水電站總發(fā)電容量不高于原有的2×6 500 kW，不改變水電站原接入系統(tǒng)方式、保護(hù)配置、通信配置以及上下網(wǎng)計量關(guān)口設(shè)置。需增加生態(tài)機(jī)組自動化自動化信息采集相關(guān)設(shè)備，完善水電站原油自動化系統(tǒng)以滿足國網(wǎng)地調(diào)部門的調(diào)度需求。

5 投資效益分析

工程總投資365.22 元，靜態(tài)總投資365.22 萬元，其中：建筑工程67.8 萬元，機(jī)電設(shè)備及安裝工程227.41 萬元，施工臨時工程5.5 萬元，獨立費用47.12萬元，基本預(yù)備費17.39 萬元。本項目所有資金全部自籌。

經(jīng)經(jīng)濟(jì)分析，計算結(jié)果為：經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值746.77 萬元。經(jīng)濟(jì)效益費用比2.60。經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率24.05%。該工程的經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值大于零，經(jīng)濟(jì)效益費用比大于1.0，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率大于社會折現(xiàn)率6%，表明該項目在經(jīng)濟(jì)上是合理可行的。

電站新增生態(tài)機(jī)組裝機(jī)容量1 600 kW，每年最少按3 個月運行，年發(fā)電量約為345.6 kWh，按每千瓦時電0.27 元計算，則每年收入93.31 萬元，生態(tài)機(jī)組運行4～5年即可收回成本。

6 結(jié)語

汾河水庫新增生態(tài)機(jī)組，符合綠色小水電的要求，增加可再生能源的發(fā)電能力，保證河道生態(tài)基流，維護(hù)河流健康生命，建設(shè)該工程是必要的。