余姚市小水電站水能挖潛改造分析

【摘 要】小水電站水能挖潛技改符合余姚市小水電站的實(shí)際情況，為小水電帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益，是一種投資省、見(jiàn)效快的有效方法，文章主要介紹了小水電站挖潛改造的主要途徑和成功案例。

【關(guān)鍵詞】小水電站；挖潛技術(shù)改造；投資

1.余姚市小水電發(fā)展現(xiàn)狀

余姚市位于浙江省東部，地處寧紹平原中部地段，全市總面積1527km2，其中山地805km2，占總面積的52%。南部為四明山區(qū)，植被茂盛，氣候溫和，雨量充沛，最高海拔980m，多年平均降雨量約2000mm，蘊(yùn)藏著豐富的水力資源。據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，全市可開(kāi)發(fā)裝機(jī)3.2kW左右。截止2014年10月，已建電站85處，總裝機(jī)2.6萬(wàn)kW，占可開(kāi)發(fā)量的80%。

從各已建電站現(xiàn)有情況來(lái)看，存在著設(shè)備效率低下、技術(shù)落后等問(wèn)題。尤其是一些老電站，問(wèn)題更突出，已嚴(yán)重影響了正常的生產(chǎn)。利用新技術(shù)對(duì)老電站進(jìn)行技術(shù)改造，挖掘自身潛力，提高電站的技術(shù)含量和管理水平及經(jīng)濟(jì)效益，是鞏固和發(fā)展余姚小水電站最科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的方法，也是地方電力自身發(fā)展和壯大的有效途徑。

2.小水電站水能挖潛改造的主要途徑分析

分析以上公式，一座電站的發(fā)電量取決于流量、水頭和機(jī)組效率三個(gè)參數(shù)，故挖潛改造可以從流量、水頭和機(jī)組設(shè)備三方面著手。

2.1挖掘流量潛力

電站原設(shè)計(jì)保守，流量沒(méi)有充分利用，部分梯級(jí)電站上下級(jí)發(fā)電流量不配套，下一級(jí)電站由于位置優(yōu)越提前開(kāi)發(fā)，在上游電站逐步開(kāi)發(fā)后，發(fā)現(xiàn)上游發(fā)電流量大，下級(jí)電站流量偏小，棄水增加；附近流域有條件進(jìn)行引水的，可以增加發(fā)電流量。

2.2挖掘水頭潛力

水頭沒(méi)有充分利用，電站選址位置不合理，如早期隧洞開(kāi)鑿困難，就近在壩址附近建站，沒(méi)有利用河床坡度；水庫(kù)涵管后采用明渠引水，沒(méi)有利用大壩高度的勢(shì)能，尤其是低水頭電站更加明顯；原設(shè)計(jì)管道尺寸偏小，水頭損失過(guò)大，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行凈水頭達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

2.3挖掘設(shè)備潛力

部分水電站原水輪機(jī)選擇偏大，額定出力可以提高一檔，在水輪發(fā)電機(jī)組現(xiàn)狀較好的情況下實(shí)施擴(kuò)容改造時(shí)，可繼續(xù)利用原有水輪機(jī)，發(fā)電機(jī)利用老機(jī)組進(jìn)行擴(kuò)容改造，以節(jié)省投資。

3.挖潛改造成功案例

案例1：具有流量潛力的電站改造

鹿亭鄉(xiāng)上莊電站是曉鹿大溪梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第三級(jí)電站，裝機(jī)1×200+1×320kW共520kW，設(shè)計(jì)流量1.78m3/s，電站于2001年6月25日并網(wǎng)發(fā)電。上游大溪電站裝機(jī)容量520kW，集水面積23.4km2，設(shè)計(jì)水頭39.4m，設(shè)計(jì)流量1.78m3/s，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況，大溪電站實(shí)際發(fā)電流量在2.15m3/s左右，使得上莊電站水庫(kù)經(jīng)常溢水，浪費(fèi)了水能資源。2003年，上莊電站實(shí)施深坑引水工程，新增引水面積2.01km2，按多年平均徑流量0.07m3/s，倍比系數(shù)2.5～4.0，可增加流量0.18～0.28m3/s，根據(jù)電站實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，上莊電站裝機(jī)容量還有增加的空間。2010年，上莊電站實(shí)施擴(kuò)容改造工程，電站設(shè)計(jì)規(guī)模由原來(lái)的520kW擴(kuò)容至720kW，即2#機(jī)組由原來(lái)的200kW擴(kuò)容至400kW，1#機(jī)組320kW不變，工程投資概算78萬(wàn)元，改造后年均發(fā)電量可增加約20萬(wàn)kW.h，年增收約10萬(wàn)元。

案例2：具有水頭潛力的電站改造|

鹿亭鄉(xiāng)巖頭電站，上游集水面積0.82km2，總庫(kù)容5.0萬(wàn)m3，原電站裝機(jī)100kW，設(shè)計(jì)水頭140m，由于該電站設(shè)備嚴(yán)重老化，且存在諸多安全隱患，所以需要報(bào)廢重建，且電站通過(guò)250m的引水明渠發(fā)電，不僅浪費(fèi)了壩高水頭，而且水流通過(guò)渠道水量損失也較嚴(yán)重。2006年10月，實(shí)施巖頭電站報(bào)廢重建工程，工程內(nèi)容為：進(jìn)水口位于右壩體，為壩內(nèi)埋涵管，考慮水庫(kù)大壩為“照谷社”型壩，受力情況復(fù)雜，為了避免壩體開(kāi)挖對(duì)大壩本身產(chǎn)生不利影響，擬采用將Φ300mm的壓力鋼管伸入原壩涵管內(nèi)，長(zhǎng)度為24m，從進(jìn)水口用C20砼封堵2m，管道進(jìn)口設(shè)Φ300的斜插門(mén)，在斜插門(mén)前設(shè)固定式攔污柵，插門(mén)后壩前重新設(shè)置直徑100mm通氣管；將明渠改為壓力管道，充分利用壩高水頭，在原明渠鋪設(shè)Φ400mm的網(wǎng)管，壓力0.4Mpa，總長(zhǎng)約257m，前池至廠房段壓力管道進(jìn)行更換，重新鋪設(shè)Φ300mm鋼管，總長(zhǎng)約260m，前130m壁厚6mm，后130m壁厚8mm，中間設(shè)置一個(gè)鎮(zhèn)墩，每隔4m設(shè)一個(gè)支墩；電站廠房按原老廠房位置，主廠房面積為10.8×6.0m2，經(jīng)觀察，原廠房結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，不作重新拆建，只是考慮對(duì)其加以裝修，并對(duì)廠房?jī)?nèi)的控制屏等電氣設(shè)備進(jìn)行更新。工程總投資概算61.5萬(wàn)元，重建后多年平均發(fā)電量達(dá)20.6萬(wàn)kW.h，比原發(fā)電量10萬(wàn)kW.h增加一半，效益顯著。

案例3：具有設(shè)備潛力的機(jī)組參數(shù)優(yōu)化改造

大橫山電站，位于大嵐鎮(zhèn)大俞村，電站裝機(jī)2×320kW+2×250kW共1140kW，電站配套水庫(kù)1座，集水面積54km2，壩高25m，正常庫(kù)容188萬(wàn)m3，發(fā)電最高水頭51m，最低水頭36m，電站多年平均年發(fā)電量為311萬(wàn)kW.h。由于水庫(kù)集水面積相對(duì)較大，庫(kù)容相對(duì)較小，棄水較多，水量利用率約60%，所以增機(jī)擴(kuò)容尚有一定余地。

根據(jù)電站的水力參數(shù)，水輪機(jī)在水頭>42m時(shí)可超250kW運(yùn)行，但由于受發(fā)電機(jī)出力限制，機(jī)組無(wú)法實(shí)現(xiàn)超發(fā)。通過(guò)對(duì)原水輪機(jī)技術(shù)參數(shù)和電站水頭變幅范圍詳細(xì)分析，認(rèn)為水輪機(jī)性能仍能達(dá)到原有技術(shù)指標(biāo)，調(diào)節(jié)出力有較大余地，不需更換。因此，提出對(duì)發(fā)電機(jī)由250kW增容到320kW的方案，技改后定子繞組截面擴(kuò)大40%，轉(zhuǎn)子匝數(shù)增加10.4%，增容技改后定轉(zhuǎn)子線圈絕緣等級(jí)由B級(jí)提高到F級(jí)絕緣，勵(lì)磁系統(tǒng)也相應(yīng)技改。

通過(guò)技改后機(jī)組在320kW工況下長(zhǎng)期運(yùn)行，機(jī)組噪音、振動(dòng)及各部溫升等均符合要求。1臺(tái)發(fā)電機(jī)、變壓器及其它電氣設(shè)備改造總計(jì)費(fèi)用在12萬(wàn)元以內(nèi)，可增加年收入約8萬(wàn)元。

4.結(jié)束語(yǔ)

小水電挖潛技改符合余姚市小水電站的實(shí)際情況，也符合國(guó)家的大政方針，是一種投資省、見(jiàn)效快的有效方法，為小水電帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益。先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備保證了供電的質(zhì)量，也確保了電站的安全運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]水利水能規(guī)劃，中國(guó)水利水電出版社.

[2]水電站，（第二版）中國(guó)水利水電出版社.