世界各地水電站水輪發電機組的升級改造

P.雷諾茲

在俄羅斯和歐洲的很多地區，為了使經濟能夠得到大力發展，從而大張旗鼓地對一些老舊的水電站的發電設備進行改造升級。本文還重點關注了其他一些地區，比如非洲和加拿大的部分地區。

1 俄羅斯

俄羅斯水電集團公司(RusHydro)正在進行一項電站更新改造計劃，例如伏爾加－卡馬(Volgakama)河梯級和庫班河的梯級水電站。然而，更新改造計劃中最大的單座水電站，則是裝機6400MW的薩彥舒申斯克水電站。2009年，由于一場重大的事故，幾乎摧毀了這座水電站，損失十分慘重。對該水電站的受損設施修復以后，其效益立竿見影。

在伏爾加－卡馬河梯級水電站，已開始對雷賓斯克(Rybinskaya)、卡馬(Kamskaya)、日古廖夫斯卡亞(Zhigulevskaya)、伏爾加(Volzhskaya)和薩拉托夫(Saratovskaya)水電站實施更新改造。2012年，為了對伏爾加水電站進行更新改造，俄羅斯水電集團公司已經簽訂了發電設備合同，該水電站于1961～1962年間竣工;俄羅斯水電集團公司已經對其進行了很多改建和新建工程。在薩拉托夫水電站，則是聘請的福伊特水電公司完成更新改造工程，共更換了8臺水輪發電機組，資金來源中包括來自奧地利的出口信貸資金保障。

俄羅斯水電集團公司正在進行和即將進行的伏爾加－卡馬河流上的其他一些水電站的改造，包括切博克薩雷(Cheboksarskaya)水電站、卡馬和日古廖夫(更新改造工程完成后，將增加6%的出力，以使該電站的總出力達到2488 MW。這項改造工程由電力機械公司承擔)水電站。

梯級水電站的其他一些改建工程，包括更換下戈羅德(Nizhegorodskaya)、卡馬、伏爾加和日古廖夫水電站大壩的溢洪閘。另外，還對水電站的開關站進行了改建，比如雷賓斯克、薩拉托夫和沃特金(Votkinskaya)水電站;伊別爾德羅拉(Iberarola)公司正在為沃特金水電站建造一座新的變電站。

最近，俄羅斯水電集團公司已經注意到，近期的春汛流量和伏爾加－卡馬河流域的興利庫容低于長期的平均水平。

2013年，這家俄羅斯公用事業公司和福伊特水電公司注冊了一家合資企業－伏爾加水電有限責任公司，將以薩拉托夫地區的巴拉科沃市作為其生產基地，并在此制造水輪機。俄羅斯水電集團公司在2013年的年度報告中表示，這家工廠將于2015年開始運作，2020年全面投產。在合資公司里，公用事業公司具有控股權，福伊特水電公司擁有經營控制權;合資公司還與其他俄羅斯公司和國際公司開展了合作，包括履行服務合同。

俄羅斯水電集團公司還與阿爾斯通水電公司合資組建了一家公司－阿爾斯通俄羅斯水電能源公司。合資公司的控股權由俄羅斯水電集團掌握，阿爾斯通水電公司具有經營控制權。這家合資公司計劃為中小型水電站、抽水蓄能電站生產機組以及一些附屬設備，并提供后續的維修服務。

合資企業承擔了庫班河上9座梯級電站中的8座電站，以及一個抽水蓄能設施的改造和修復工作;梯級電站將由一個新的中央集成系統實施控制。

庫班河上的一座水電站－葉戈爾雷克斯卡亞(Yegorlykskaya)水電站，裝機容量為30MW，于1962年投入運行。目前，正在為其新修建一條長為517 m、寬為17.6 m的混凝土溢洪道。

此外，在其他一些流域也開展了改造工程:達吉斯坦共和國的米亞特林斯卡亞(Miatlinskaya)水電站以及西伯利亞鄂畢河的新西伯利亞(Novosibirskaya)水電站。

在西伯利亞地區，薩彥舒申斯克水電站獨占一席:該水電站規模巨大，擁有10臺裝機容量為640MW的機組。但是，它也遭受過巨大的不幸:在曾經的突發事故中，該水電站的2號機組完全被毀、水電站廠房被淹、天花板塌落、機組失事以及導致75人死亡。

計劃對該電站所有的機組進行更換，包括事故中幸存的幾臺以及2010年維修過的機組。首臺新機組于2011年開始安裝，現已更換完了8臺機組。到2014年5月，發電容量已達到5120MW，剩下的2臺新機組計劃在2014年末并網運行。

俄羅斯水電集團公司解釋說，薩彥舒申斯克水電站機組現在的最大效率是96.6%，有效壽命為40a。除了改善其能效和空蝕特性之外，對水輪機還配備了觸發自動停機的高效過程保護裝置，該水電站的機組更新改造工作由電力機械公司承擔完成。

總的來說，在2011～2025年間，俄羅斯水電集團公司計劃更換55%的水輪機，42%的發電機和61%的變壓器，并將承接其他一些電站、開關站以及大壩的升級、改造工作。其目標是通過實施改造工程，使裝機容量增加779 MW。

伴隨著新建計劃的是巨大的努力和資金投入，比如博古昌(Boguchanskaya)合資電站和裝機容量為840MW的扎戈爾(Zagorskaya)二級抽水蓄能電站。需要對扎戈爾抽水蓄能電站進行修復工作，以對電站被淹沒的基礎進水部分進行修復。此外，基礎部分還遭受到了下沉。

同時，俄羅斯水電集團公司還支持在更遠的地方－亞美尼亞和尼日利亞的更新改造工程。2001年，對亞美尼亞的塞凡－赫拉茲丹(Sevan－Hrazdan)梯級水電站進行了更新改造。

2 歐洲/中亞

中亞、東歐和北歐地區的一些國家正在進行大量的水電站更新改造工程。以下是改造工程實例。

2.1 烏克蘭

在烏克蘭，公用事業公司－烏克蘭水電能源公司正在對位于第聶伯(Dnieper)河上的關鍵水電站實施升級和改造。為此，分別從歐洲復興開發銀行(EBRD)和歐洲投資銀行(EIB)獲得了資金支持。

根據EBRD的要求，最新修訂的工程總承包采購計劃包括以下內容，括號中的是指1 a以前的預期計劃。

(1)咨詢服務。貸方工程，正在進行(2013年)。

(2)總包TKNV。卡尼夫，正在進行(2013－2014年)。

(3)總包TFCS。基輔PSP、第聶伯(Dnipro)水電站－1，正在進行(H2－2013年)。

(4)總包TRAP。克列緬丘克(Krememchuk)、第聶伯羅捷爾任斯克、第聶伯水電站－2－H2－2014年(H2－2013年)。

(5)總包DKVP。基輔PSP，2015年年中(H1－2014)。

(6)總包HMEC。第聶伯、克列緬丘克，2016年1月(H2－2014年)。

(7)總包WMS。2015年年中(H1－2015年)。

2.2 哈薩克斯坦

在哈薩克斯坦，國有公用事業公司－薩姆魯克(Samruk)能源公司正在對夏爾達林斯卡亞(Shardarinskaya)水電站實施改造。該電站為薩姆魯克能源公司子公司JSC Shardarinskaya HPP所有并運營，于1967年投入運行，電站機電設備的更新和升級工程將于2017年末完成。

在2014年年初，安德里茨(Andritz)公司接到了訂單，對該水電站的4臺軸流轉槳式水輪發電機組進行更新改造。合同包括將每臺機組的出力增加21%，即從26 MW增加到31.5 MW。安德里茨公司還將提供新的發電機組和控制設備，同時也會對輔助設備進行改造。

2.3 塔吉克斯坦

EBRD已提供資金，以便對凱拉庫姆(Kairakkum)水電站的水力機械和機電設備進行升級改造。改造完成后，水電站的裝機容量將從125 MW升級到174 MW，同時主體結構的安全性能也將得到改善。

EBRD說，由于工程也涉及到了增加“電站面對氣候變化不利影響的適應性”，這家國有企業的所有者和運營者巴爾基·托吉克(Barki Tojik)公司還從氣候適應引領計劃(氣候投資基金的一部分)中獲得了部分資金。奧地利技術合作信貸基金先前提供的資金則被用于開展可行性研究。

2.4 格魯吉亞

阿爾斯通公司正在為給格魯吉亞的夏烏赫菲(Shaukhevi)水電站改造工程供應2臺水輪機和發電機做準備。

格魯吉亞最近進行的主要升級改造工程是英古里(Inguri)水電站。2013年實施的3臺機組的改造已見成效:將現有的1.3 GW的裝機容量增加了160MW，獲得了清潔發展機制碳的信用額注冊。

英古里水電站由英古里有限公司所有并運營，于20世紀70年代末投入運行。其改造和升級工程得到了一系列國際基金的資助，包括EBRA和EIB的貸款。該電站的改造和升級工程主要由福伊特公司和斯塔基(Stucky)公司承擔。

2.5 塞爾維亞

Elekroprivreda Srbije公司正在對其所有的茲沃爾尼克(Zvornik)水電站進行升級改造，電站的裝機容量將從96 MW升級到124 MW。福伊特公司為這項工程更換4臺軸流轉槳式水輪機、發電機以及相關的自動化系統、機械和電氣輔助設備。

2.6 拉脫維亞

拉脫維亞的普加維納斯(Pjavinas)水電站訂購了動力機械及其相關的設備，以便對2臺水輪發電機組進行大修。

大修內容包括，將機組的裝機容量從85 MW增加到98 MW。大修以后的機組計劃于2016～2017年以后投入運行。該電站為Latvennergo AS公司所有。

2.7 挪 威

安德里茨公司為新建的呂瑟波頓(Lysebotn)Ⅱ級工程供應設備，該工程由呂瑟制造AS(Lyse Produksjon AS)公司承建。訂單要求提供2臺裝機容量為185 MW的混流式水輪機、發電機以及水力機械和鋼襯。

工程將替換原有的電站，投入運行以后，機組的年發電量將會增加180GW·h，即增加14%，也就是說，年發電量將會增加到1.5 TW·h。計劃于2018年年初投入運行。

Norconsult公司承擔了該工程的方案設計，包括擴建新的地下建筑物—隧道和洞室，以便為發電機組提供更多的水。土建工程承包商為Implenia公司。

挪威國家電力公司正在進行下勒索加(Nedre Rossaga)電站的二期擴建工程，該工程包括翻新原有的廠房、修建第二座廠房以及地下洞室。電站于1955年建成投運，其改造和升級工程將持續到2017年，福伊特公司將為該工程提供一臺新的混流式水輪機組。

福伊特公司還將為2項挪威國家電力公司的改造工程－巴斯瓦頓(Baatsvatn)和韋辛弗斯(Vessingfos)水電站提供2臺新的混流式水輪機組。

2.8 芬 蘭

在芬蘭的哈爾亞瓦爾塔(Harjavalta)水電站的升級和改造工程中，阿爾斯通公司將承擔其2臺發電機組的改造升級工作，同時還將為其提供1臺新的發電機組。改造工程結束以后，電站的裝機容量將從72 MW增加到110MW。該水電站建于20世紀30年代末，由Lansi－Suomen Voima Oy公司所有并運營。

3 聚焦非洲

非洲大量的水電資源尚未被開發，同時，其電力需求又遠遠超出了電力供應能力。對于非洲大陸來說，新建水電工程非常重要，但也亟需對已有的電站進行維修和改造。以尼日利亞、剛果民主共和國和安哥拉為例進行簡要介紹。

3.1 俄羅斯水電集團公司在尼日利亞

俄羅斯水電集團公司為承擔尼日利亞2座大型水電站改造工程的一家特許公司提供管理服務。2013年，與特許權所有人干流能源解決方案有限公司(Mainstream Energy Solutions Ltd)簽訂了協議，內容包括對位于尼日爾河上的2座水電站進行修復和升級改造，這2座水電站是裝機容量分別為578 MW的杰巴(Jebba)和760MW的卡因吉(Kainji)水電站。在此之前，這2座水電站一直在該裝機容量下運行。

干流公司說，杰巴水電站于1985年投入運行，然而直到1993年的8a時間內都沒有投入商業運行。6臺裝機容量為96.4 MW的機組中只有5臺機組在運行。

卡因吉水電站是2座中比較大的，同時也是比較老的電站，安裝有8臺不同類型的水輪發電機組，于1969～1978年間投運。6臺軸流轉槳式水輪機中，4臺裝機容量為80MW機組于1969年投運，2臺裝機容量為100MW的機組于1977年并網運行，還有2臺裝機容量為120MW的固定輪葉混流式機組。然而，卡因吉電站的可用功率只有225 MW。

卡因吉工程包含高65.5 m的混凝土主壩和堆石壩，總長為8 km;大壩在卡因吉島處跨河而建，包括2座船閘。溢洪道有4扇弧形閘門，大壩的總泄流量為7900m3/s。工程還設計有一座副壩。

2座水電站均位于尼日利亞北部，由卡因吉公共有限公司所有，該公司作為特許協議的一部分已被兼并。

2012～2013年間，針對電站的升級改造計劃，已進行了相關的采購工作。干流公司于2012年9月中標，2013年2月即簽訂了特許協議。

干流公司的成員包括7家當地企業，即Allstream電力解決公司(Allstream Energy Solutions)、Amni國際石油開發公司(Amni International Petroleum Development Company)、控股有限公司(Anchorage Holdings Ltd)、Bulet國際(Bulet International)、Conexel尼日利亞有限公司(Conexel Nigeria Ltd)、匯聚電纜網絡公司(Confluence Cable Network)和殼牌能源公司(Crust Energy)。

俄羅斯水電集團公司通過其子公司俄羅斯水電國際集團公司(RusHydro International AG)為干流公司提供技術和采購服務，并與水利工程研究院、貝利(Poyry)公司和莫特·麥克唐納(Mott MacDonald)公司合作。

2013年，俄羅斯水電集團公司聲明，在第一個5 a里，干流公司將投資452億美元用于電站的改造工程。4月，俄羅斯水電集團公司方面又補充說，重建2座水電站的可行性研究工作已經完成。

俄羅斯的公用事業公司先前指出，用于解決改造工程財政困難的模式－不調撥自由資金中的任何資金為特許服務付費，將作為一項機制用于其他市場上的一些潛在工程。

3.2 福伊特公司在剛果、安哥拉

福伊特和Eleanor SA的合資公司正在對剛果因加(Inga)一級電站實施改造，改造工程由世界銀行資助。

因加一級電站于1972年投運，為剛果國家電力供應商－Societe Nationale d’Electricite(SNEL)所有。電站運行水頭為50m，裝有6臺水輪發電機組。工程為總包形式，主要是將2臺老機組升級更換成裝機容量為55 MW的機組，以提高效率。

因加一級電站壩址是世界上水電資源最豐富的地方。位于其附近的電站是因加二級電站，于1982年投運。2座電站的總裝機容量為1.8 GW，但只有一半為有效裝機。

世界銀行對工程的資助促進了剛果的大型水電工程開發計劃，如裝機容量為4755 MW的因加三級水電站—下丘特(Basse Chut)水電站以及各種裝機規模較小的電站工程。

在非洲其他地方，比如在安哥拉，福伊特公司最近完成了坎班貝(Cambambe)一級電站的改造工作，使該電站的出力增加了大約40%，電站位于廣薩(Kwanza)河上。接著將修建裝機容量為700MW的二級電站。作為與Odebrecht公司簽訂EPC合同的一部分，福伊特公司將為坎班貝二級電站提供并安裝4臺水輪機和發電機。新修建的電站將于2017年完工。

4 聚焦加拿大

加拿大的省立公用事業BC水電公司、安大略發電公司(OPG)和曼尼托巴水電公司正在履行電站翻新合同。

4.1 BC 水電公司

蘭萬靈集團公司(SNC－Lavalin)正在履行一項交鑰匙合同，將BC水電公司裝機容量為126 MW的約翰·哈特(Jokn Hart)水電站重建，Impsa公司與這家加拿大企業一起為該項工程工作。電站建于20世紀40年代末期，壩址位于BC省的坎貝爾(Campbell)河上。為了提高電力生產的可靠性和建筑物的抗震性能，因此擬在原址上重建。工程包括在溢流壩上修建一條替換的引水管、一間新的發電廠房、旁路設施，以及在上游開挖一條長2.1 km的引水隧洞。2012開始該工程的采購工作，2014年工程開工，計劃于2018年末完工。工程竣工投運以后，電站的年發電量將增加7%，達到835 GW·h。

4.2 安大略電力公司

下馬特加米(Lower Mattagami)項目方案包括擴建機組容量，該方案使機組容量幾乎增加1/2，幾項工程可以使裝機容量總計增加438 MW。這幾項工程包括小長(Little Long)、吉普林(Kipling)、哈蒙(Harmon)和煙瀑(Smoky Falls)水電站，新的裝機容量總計為924 MW。該擴建方案是安大略電力公司(OPG)東北電力集團的一部分。

2013年，一臺裝機容量為67 MW的機組在小長電站投運，這是實施投資26億加元的下馬特加米方案的一個里程碑:電站3臺機組的總裝機容量為205 MW，整個工程計劃于2015年完工。吉普林電站的裝機容量將從154 MW增加到232 MW。哈蒙電站將增加裝機78 MW，這樣就從原來的142 MW增加到220MW。然而，不論是相對值還是絕對值，增加最多的還是煙瀑電站，該方案使原電站的裝機容量凈增215 MW，已建的52 MW退役。工程完工以后，新組建的裝機容量將達到267 MW。

4.3 曼尼托巴水電公司

福伊特公司以總承包的方式承接了裝機容量為1220MW的水壺(Kettle)電站的升級改造工作并正在實施中。該電站為曼尼托巴水電公司所有。

總包工作包含更換機座，替換新的鐵芯、繞組以及磁極絕緣;另外，還包括將安裝新的冷卻器。水壺電站建于20世紀60年代末至70年代初，安裝有12臺機組。該電站是曼尼托巴省的第二大水電站，最大的水電站是位于同一條河流上的萊姆斯通(Limestone)水電站，裝機容量為1340MW，于1990年投運。在納爾遜(Nelson)河上還有長云杉(Long Spruce)水電站，裝機容量為1010MW。