華能瀾滄江水電股份有限公司小灣水電廠

1 小灣電廠簡(jiǎn)介

華能瀾滄江水電股份有限公司小灣水電廠（簡(jiǎn)稱(chēng)“小灣電廠”）位于云南省南澗縣與鳳慶縣交界的瀾滄江中游河段黑惠江匯入口下游1.5公里處，是中國(guó)華能集團(tuán)公司下屬的重點(diǎn)水力發(fā)電企業(yè)。電站以500kV電壓等級(jí)接入電力系統(tǒng)，在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓和事故備用任務(wù)，按無(wú)人值班設(shè)計(jì)。小灣工程是國(guó)家實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)、“西電東送”戰(zhàn)略的標(biāo)志性工程，是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的世界最難水電工程之一，其特色為 “四大三高兩好一少”：庫(kù)容大（總庫(kù)容149.14億m3），裝機(jī)容量大（裝機(jī)4200MW）；工程投資大（動(dòng)態(tài)投資420余億元）；建設(shè)難度大；大壩高（設(shè)計(jì)壩高294.5m），水頭高（最大水頭251m），開(kāi)挖邊坡高（高度近700m）；調(diào)節(jié)性能好（調(diào)節(jié)能力由15%上升到70%），補(bǔ)償效益好（使下游電站枯水期的保證出力增加約110萬(wàn)kW，總發(fā)電量增加約41億kW·h）；同時(shí)單位千瓦征地移民較少。

泄洪表孔弧形閘門(mén)泄水試驗(yàn)

2 項(xiàng)目主要科技創(chuàng)新點(diǎn)

1）在閘門(mén)原型觀測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中，首次采用三維攝影測(cè)量法對(duì)閘門(mén)進(jìn)行位移變形測(cè)量，對(duì)電站原型觀測(cè)試驗(yàn)閘門(mén)位移和變形進(jìn)行測(cè)量；

2）首次采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式進(jìn)行應(yīng)力、振動(dòng)測(cè)試，解決了電站原型觀測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y題；

3）首次采用改進(jìn)時(shí)域隨機(jī)子空間法的弧形閘門(mén)模態(tài)參數(shù)辨識(shí)技術(shù)。針對(duì)泄洪閘門(mén)結(jié)構(gòu)大、現(xiàn)場(chǎng)噪聲無(wú)法隔離、模態(tài)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的信噪比較低的特點(diǎn)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的辨識(shí)；

4）創(chuàng)新水電站泄洪閘門(mén)原型觀測(cè)測(cè)點(diǎn)布置及應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試方法，以預(yù)先對(duì)弧形閘門(mén)進(jìn)行有限元（CFD）應(yīng)力分析，預(yù)測(cè)其變形形式，找出危險(xiǎn)斷面及危險(xiǎn)位置以選定測(cè)點(diǎn)，并利用結(jié)構(gòu)與載荷的對(duì)稱(chēng)性，優(yōu)化減少測(cè)點(diǎn)數(shù)目；

5）研究并形成了閘門(mén)原型觀測(cè)評(píng)價(jià)體系，本項(xiàng)目為我國(guó)同類(lèi)工程提供了范例，對(duì)本項(xiàng)目的閘門(mén)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果進(jìn)行分析總結(jié)，形成閘門(mén)原型觀測(cè)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)報(bào)告和閘門(mén)原型觀測(cè)工程技術(shù)報(bào)告，為同行業(yè)閘門(mén)原型觀測(cè)評(píng)價(jià)提供借鑒。

3 項(xiàng)目實(shí)施效果

3.1 取得的經(jīng)濟(jì)效益

小灣水電站閘門(mén)原型觀測(cè)試驗(yàn)后，2014年10月份小灣水電站蓄水至正常蓄水位1240m，機(jī)組滿負(fù)荷出力，電站多發(fā)電3.94億kWh，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益約1.18億元。庫(kù)水位升高，2014年平均耗水率為1.838（m3/kW·h），較2013年的1.859（m3/kW·h）降低了1.14%，節(jié)水增發(fā)電量0.52億kWh，產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益約1 560萬(wàn)元；若泄洪閘門(mén)系統(tǒng)在較差工況運(yùn)行出現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)損壞，單個(gè)閘門(mén)系統(tǒng)維修處理費(fèi)用約380萬(wàn)，每年分別按避免同類(lèi)設(shè)備中的一個(gè)閘門(mén)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題計(jì)算，可以節(jié)約處理費(fèi)用預(yù)計(jì)380×4=1520萬(wàn)元。2015年優(yōu)化了泄洪閘門(mén)系統(tǒng)的運(yùn)行組合工況，參照泄洪水毀設(shè)施修復(fù)成本，估算每年節(jié)約泄洪造成下游邊坡水毀經(jīng)濟(jì)損失約589萬(wàn)。綜上，2014年為企業(yè)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益13 360萬(wàn)元；2015至2018年每年節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本約2 109萬(wàn)元（1 520萬(wàn)+589萬(wàn)），4年為8 436萬(wàn)元，共計(jì)21 796萬(wàn)元。

3.2 獲得的社會(huì)效益

目前，該項(xiàng)目研究技術(shù)成果中基于改進(jìn)的隨機(jī)子空間法的弧形閘門(mén)模態(tài)參數(shù)辨識(shí)技術(shù)、三維攝影閘門(mén)結(jié)構(gòu)位移變形測(cè)量技術(shù)及結(jié)構(gòu)應(yīng)力振動(dòng)測(cè)試無(wú)線動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等已成功推廣應(yīng)用于陜西漢江蜀河水電站、四川瀑布溝水電站、湖北崔家營(yíng)航電樞紐、重慶彭水水電站、甘肅黃河烏金峽水電站樞紐、糯扎渡水電站等水利水電工程金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的原型觀測(cè)，取得了較大的社會(huì)推廣價(jià)值。

4 項(xiàng)目曾獲獎(jiǎng)勵(lì)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)及相關(guān)論文情況

本項(xiàng)目共獲得省部級(jí)及行業(yè)協(xié)會(huì)以上獎(jiǎng)勵(lì)3項(xiàng)、國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)、國(guó)家實(shí)用新型專(zhuān)利4項(xiàng)，在各類(lèi)中文核心期刊共發(fā)表相關(guān)論文5篇。

5 項(xiàng)目成果評(píng)價(jià)情況

2019年4月23日，由中科合創(chuàng)（北京）科技成果評(píng)價(jià)中心云南分中心組織并主持，邀請(qǐng)了5名具有教授級(jí)高工職稱(chēng)的同行專(zhuān)家組成評(píng)價(jià)委員會(huì)，對(duì)本項(xiàng)目成果進(jìn)行了評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)委員會(huì)一致認(rèn)為，該研究成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

壩頂門(mén)機(jī)動(dòng)水落1號(hào)泄洪中孔事故門(mén)