賀龍水電站增容改造的探討

大唐華銀電力股份有限公司 趙晉平

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賀龍水電站增容改造的探討

大唐華銀電力股份有限公司 趙晉平

【摘要】賀龍水電站多年平均水量利用率為56.34％，多年平均發電量為設計發電量89.6％。對水電站科學進行增容改造，年均發電量增加2130萬kWh，年均水量利用率提高到64.1％。

【關鍵詞】水量利用率；擴機增容；增效擴容；水電站

1　水電站概況

賀龍水電站是國家唯一以領袖姓名命名的水電站，位于湖南省澧水干流上游，壩址控制集雨面積2470km2，多年平均流量97m3/s，正常蓄水庫容4446萬m3，屬日調節水庫。壩址左岸安裝三臺水輪發電機組，水輪機HLA244-LJ-240，發電機SF8000-32/4250，設計流量34.4 m3/s，設計水頭27m，最大水頭29.8m，最小水頭22m，設計發電量10435萬KWh。水庫正常蓄水位288m，正常尾水位259.2m，死水位280m。進水口板頂高程276.3m，板底高程268m，三臺機組共用引水壓力隧洞直徑6.5m、長度163m。1992年10月正式開工，1997年三臺機組相繼并網發電，上網電價0.36元/KWh。

2　問題提出

從2000-2015年水文和發電運行資料統計分析，年平均發電量9350萬KWh，為設計發電量89.6％；平均來水量26.045億m3，發電用水14.675億m3，棄水量為11.37億m3，年水量利用系數56.34％；年最多棄水時間達1500h。

3　原因分析

3.1水頭損失大發電效益降低

設計資料，進水口攔污柵過柵流速達1.47m/s，引水壓力隧洞流速達3.11 m/s，機組在額定運行狀態下水頭損失分別為：單臺機組0.533m，兩臺機組1.367m，三臺機組為3.139m。運行統計，三臺機組同時滿負荷運行時，最小水頭損失達0.5m，最大水頭損失超過3.0m，與設計基本吻合，但是，庫水位從正常水位288m下降到287.2m以下，三臺機組同時運行達不到額定出力，庫水位下降到283m，由于工況惡化三臺機組不能同時滿負荷運行。

主要原因：進水口攔污柵過流截面偏小，過柵流速超出設計規范⑴5.7.5攔污柵孔口總面積由平均過柵流速0.8 m/s∽1.2 m/s的要求，即過柵流速1.47m/s大于1.2 m/s，不滿足規范要求，實際運行中不僅水頭損失大，而且經常造成攔污柵堵塞，發電效益降低惡性循環事件。全長達155.17m鋼筋混凝土引水隧洞過水流速設計規范⑵5.5.45…管內經濟流速，對鋼筋混凝土可采用2.5 m/s∽3.5 m/s上限值，滿負荷運行水頭損失較大，降低發電效益。

3.2有效庫容未能充分利用

多年來，電站值班人員依據機組振動、擺度、脈動等運行參數作出判定，三臺機組同時滿負荷運行到庫水位283m工況惡化停止繼續運行，此時庫水位距設計死水位相差3m，機組運行達不到280設計死水位，距離進水口頂板高程6.7m。依據設計規范⑴5.4.2有壓式進水口應保證在上游最低水位以下有足夠的淹沒深度…淹沒深度最小值不應小于1.5m，死水位276.3+1.5=277.8m，即機組可運行到庫水位277.8m，目前庫水位至少還有5米沒有利用，假定死水位為279m，從283m到279m庫容為835萬m3，理論上每次洪水騰空和儲蓄共計水量1670萬m3水量，損失電量達83.5萬KWh以上。

4　改造方案

“增效擴容”就是對現有運行機組升級提效增容改造。目前“增效擴容”改造技術對現有機組增容為10％左右，機組增加出力約3Mw，搶發電能的能力不足；機組“增效擴容”必須對進水口及引水隧道等進行改造，根據改造經驗，工期難于掌控，發電損失也難預計準確；進水口方案(圖省）進水口改造延伸長度為 8m，采用左、右導流墻結合中墩的布置型式,進口段起始寬度為 20m，末端寬度為 14m,采用圓弧段過渡,孔口尺寸為 B×H（斜高）=5.66×17.65m，攔污柵與水平方向夾角為 70°，進水口板頂高程達284.6m，超過了原設計死水位280m高程，有悖于設計規范⑴5.4.2條，因此，不宜優先考慮“增效擴容”。

“擴機增容”對現有機組不動，擴建新機組，賀龍水電站擬定在大壩下游右岸新建廠房安裝一臺機組。選擇合適機組滿足泄洪前搶發電能需求，擬定了三個方案進行比較。選擇合適時間減少施工損失，擴機施工與電站承擔的綜合利用任務不相矛盾，進水口施工可以利用枯水期間完成改造工作，準備工期1個月，隧洞進口段開挖及混凝土施工計劃工期2個月，根據上游來水統計，擬安排在12月-1月，利用左岸發電隧洞將水位由死水位279m降至265m以下。右岸地勢開闊，交通方便，施工條件良好，大壩施工時右岸留下直徑6m導流隧洞，可作為擴機引水隧洞。電站繼電保護裝置、自動化裝置及計算機監控系統等已升級改造，110KV升壓站預留了一回110KV進線間隔，110kV開關更新為六氟化硫設備，110KV LGJ-185架空線路滿足增容后電能經濟輸送要求。

確定裝機容量。根據運行近20年水文記錄：多年平均壩前入庫流量大于103 m3/s有60天左右（其中大于150 m3/s有33天左右〈13天為大于300 m3/s〉）。擬定賀龍水電站擴機增容正常蓄高水位288.0m，汛期水庫死水位為279.0m。

方案I：,新增裝機8Mw,電站多年平均發電量11190萬kWh,年利用小時數3497h，水量利用系數63.4％，但不能滿足棄水前機組24小時搶發電能的要求。

方案II：新增裝機10Mw,多年平均發電量11480萬kWh，增加發電量2130萬kWh，年利用小時數3376h，水量利用系數64.1％，剛好滿足電站棄水前機組24小時搶發電能的要求。

方案III：新增裝機12Mw,電站多年平均發電量11630萬kWh,年利用小時數3230h，水量利用系數65.8％，滿足棄水前機組24小時搶發電能的要求。

主要經濟指標：方案II優于方案I，差額投資內部收益率為15.8％，大于社會基準收益率12％，方案III與方案II比較差額內部收益率為7.4％，小于社會基準的收益率12％。推薦方案II。

賀龍水電站擴機10Mw，總裝機容量達34Mw,發電效益得到提高，有效庫容得到了有效利用，年均增加發電量2130萬kWh，水量利用率由56.34％提高到64.1％，擴機總投資4910萬元，4910元/KW，2.31元/KWh。右岸“擴機增容”效益高，風險小,見效快，應優先盡快組織實施，擴機竣工后，在充分論證的基礎上對左岸水電站進行“增效擴容”改造，進一步提高水能利用率和發電效益。

參考文獻

[1]中華人民共和國電力行業標準.DL/T-5398-2007水電站進水口設計規范[M].北京:中國電力出版社,2008.

[2]中華人民共和國國家標準.50071-2002小型水力發電站設計規范[M].北京:中國計劃出版社,2008.

[3]賀龍水電站設計資料.