胡光良 吳林春

（雅安市水利水電勘測設(shè)計研究院 四川雅安 625000）

龍板溪水電站增效擴容改造可行性分析

胡光良 吳林春

（雅安市水利水電勘測設(shè)計研究院 四川雅安 625000）

根據(jù)農(nóng)村小水電增效擴容改造文件要求，通過對龍板溪水電站水文資料復(fù)核、裝機容量比選、引水建筑物取水及過流能力計算、壓力管道流速及強度復(fù)核、電站廠房結(jié)構(gòu)尺寸校核、輸送與上網(wǎng)、改造主要內(nèi)容和效益分析等綜合評價分析，確定電站增效擴容改造的可行性。

增效擴容；主要存在的問題；可行性；龍板溪水電站

1 前言

2013年四川省水利廳根據(jù)水利部和財政部文件要求開展實施了農(nóng)村小水電增效擴容改造工作。農(nóng)村小水電增效擴容改是發(fā)展可再生能源，促進節(jié)能減排和消除電站安全隱患，保障農(nóng)村用電，壯大農(nóng)村集體經(jīng)濟和促進農(nóng)村小水電健康發(fā)展的迫切需要。

農(nóng)村小水電增效擴容改造是以提高機組綜合能效、安全性和水能資源利用效率為目的，以機電設(shè)備改造為重點。

2 電站基本情況

龍板溪電站壩址位于雅安市滎經(jīng)縣城西南部銀廠河河流域中游板栗樹，電站從左岸引水至相嶺河中下游支溝龍板溪匯合口處建廠發(fā)電。龍板溪電站于1988年修建發(fā)電，電站原總裝機為2×2MW，電站設(shè)計水頭287.387m，設(shè)計引用流量1.7m3/s。電站原設(shè)計多年平均發(fā)電量1852.4萬kW·h。

3 電站主要存在的問題

3.1 水輪機部分

電站原水輪機（CJ22-W-116/1×13.5）為20多年前設(shè)計制造，轉(zhuǎn)輪模型技術(shù)落后，額定點模型效率僅為87%左右，本模型轉(zhuǎn)輪現(xiàn)已淘汰。特別是轉(zhuǎn)輪經(jīng)過近30年運行后空化、磨蝕嚴(yán)重，水輪機效率更低，根據(jù)電站運行資料推算，水輪機效率約80～85%。

3.2 發(fā)電機部分

電站原發(fā)電機（SFW-K2000-10/1730）為20多年前設(shè)計制造，發(fā)電機效率較低，絕緣等級低且老化較嚴(yán)重，發(fā)電機發(fā)熱量大。

3.3 輔機部分

調(diào)速器設(shè)備老化，運作不穩(wěn)定，存在安全隱患；水輪機進水主閥銹蝕，密封性能差，漏水嚴(yán)重，嚴(yán)重影響機組檢修；機組技術(shù)供水原設(shè)計方案（尾水抽供水）以棄用，現(xiàn)在采用壓力管道取水減壓供水，減壓閥噪音大，壓力管道取水不經(jīng)濟，并存在減壓閥損壞爆管的安全隱患。

3.4 電氣部分

電氣設(shè)備為20世紀(jì)80年代產(chǎn)品，已運行近30年，因設(shè)備陳舊、老化、落后且大部分設(shè)備已經(jīng)被淘汰，造成維護、調(diào)試、檢修困難，且故障率高，安全可靠行差。

3.5 運行管理方面

因設(shè)備運行不可靠，機組非計劃停運次數(shù)進一步增多，水能利用率進一步降低，嚴(yán)重影響了機組出力和電廠發(fā)電效益，給電廠的安全生產(chǎn)帶來了極大的困難。

4 增效擴容改造的可行性分析

4.1 擴容改造能力

龍板溪電站壩址設(shè)計年徑流用滎河站設(shè)計年徑流成果按水文比擬法推算，其中，降雨修正系數(shù)根據(jù)《四川省降雨深等值線圖》所反映的降雨分布情況，取修正系數(shù)為1，電站壩址及支溝面積合計34.5km2，計算電站壩址位置的P=10%、P=50%、和P=90%徑流成果分別為1.94、1.58和1.28m3/s，因此電站具備擴容改造能力。

4.2 擴容裝機容量

根據(jù)四川省農(nóng)村小水電增效擴容改造文件要求，增效擴容改造應(yīng)不大規(guī)模增加水利工程投資、不增加現(xiàn)有裝機臺數(shù)。根據(jù)水文、動能和投資分析計算選擇采用2×2.4MW裝機容量時經(jīng)濟指標(biāo)最優(yōu)。

4.3 引水建筑物取水及過流能力

電站原設(shè)計引用流量為1.7m3/s，增效擴容改造后設(shè)計引用流量為1.98m3/s，根據(jù)現(xiàn)場對引水廊道、引水明渠和壓力前池等水工建筑物尺寸測量計算，引水建筑物滿足電站增效擴容改造取水及過流要求。

4.4 壓力管道流速及強度復(fù)核

電站原壓力管道采用一管兩機供水，主管管徑為0.8m，支管管徑為0.5m，增效擴容改造后引用流量為1.988m3/s，主管過水流流速為4.49m/s，支管過水流速為6.11m/s，滿足規(guī)范要求。

原電站壓力管道材料為16MnR，壁厚為10mm，現(xiàn)場檢測壓力管道外觀結(jié)構(gòu)良好，無嚴(yán)重銹蝕情況，根據(jù)增效擴容改造后機組調(diào)節(jié)保證計算壓力管道壓力上升率為11.45%，改造后壓力管道強度復(fù)核按最高壓力的1.3倍計算滿足要求，經(jīng)計算壓力管道強度滿足規(guī)范要求。

4.5 電站廠區(qū)建筑物

電站主副廠房及升壓站原有建筑物結(jié)構(gòu)尺寸均能滿足增效擴容改造后水輪發(fā)電機組和電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)布置要求。

4.6 輸送與上網(wǎng)

原電站輸電線路輸送容量滿足增效擴容改造后電力輸送要求，新增電量上網(wǎng)不存在問題。

4.7 增效擴容改造主要內(nèi)容

根據(jù)電站現(xiàn)基本情況以及增效擴容改造文件要求，龍板溪電站增效擴容改造主要內(nèi)容為：

（1）水輪機改造：原水輪機型號為CJ22-W-116/1×13.5，改造后型號為CJYH09-W-90/2×9.8，改造后水輪機效率為91.3%。

（2）發(fā)電機改造：原發(fā)電機型號為SFW-K2000-10/1730，改造后型號為SFW2400-8/1760。

（3）調(diào)速器改造：改造后型號為CJWT-2/2-6.3。

（4）技術(shù)供水系統(tǒng)改造：增效擴容后技術(shù)供水采用水泵抽尾水供水方式。

（5）電氣改造：增效擴容后采用2臺發(fā)電機與1臺S11-6300/35雙繞線雙繞組變壓器組成擴大單元接線；35kV采用單母線接線，出線2回。主變選用型號為S11-6300/35、38.5±2×2.5%/10.5kV一臺；廠變選用型號為 SC11-100/10，10.5±5%/0.4kV 和 SC11-100/35，38.5±5%/0.4kV 各一臺；勵磁變壓器選用型號為干式兩臺；勵磁系統(tǒng)選用雙微機雙通道可控硅勵磁系統(tǒng)2套；10kV高壓開關(guān)柜選用型號×GN2-12-□□9面，35kV高壓開關(guān)柜選用型號為KYN61-40.5-□□7面；全廠微機監(jiān)控系統(tǒng)一套，按“無人值班，少人值守”原則設(shè)計。

4.8 效益分析

龍板溪水電站增效擴容改造后裝機容量從4.0MW增加到4.8MW，凈增裝機0.8MW。近五年平均年發(fā)電量為1592萬kW·h，增效擴容后多年平均年發(fā)電量可達2136.30萬kW·h，年凈增發(fā)電量544.30萬kW·h。財務(wù)評價按財務(wù)內(nèi)部收益率8%測算的上網(wǎng)平均電價為0.304587元/kW·h（稅前），高于目前四川省的上網(wǎng)標(biāo)桿電價0.246元/kW·h（不含稅），但增效擴容投資中有44.45%來自中央財政補貼基金，該部分投資對項目業(yè)主來說，是不需投入的，若扣除該部分投資，則龍板溪電站增效擴容項目財務(wù)內(nèi)部收益率按8%測算的不含稅電價僅為0.159885元/kW·h，遠(yuǎn)低于四川省現(xiàn)行標(biāo)桿上網(wǎng)電價為0.246元/kW·h，說明龍板溪電站增效擴容的效益是顯著的。板溪水電站增效擴容改造國民經(jīng)濟評價以影子電價計算發(fā)電效益，分析其經(jīng)濟內(nèi)部收益率為11.74%，經(jīng)濟凈現(xiàn)值為358.73萬元，經(jīng)濟內(nèi)部收益率大于社會折現(xiàn)率8%，經(jīng)濟凈現(xiàn)值大于零，說明龍板溪電站增效擴容改造在經(jīng)濟上也是合理可行的，具有一定的抗風(fēng)險能力。

5 結(jié)論

通過對龍板溪水電站水文資料復(fù)核、裝機容量比選、引水建筑物取水及過流能力計算、壓力管道流速及強度復(fù)核、電站廠房結(jié)構(gòu)尺寸校核、輸送與上網(wǎng)、改造主要內(nèi)容和效益分析等綜合評價認(rèn)為，龍板溪水電站按照國家增效擴容改造文件要求，通過更換淘汰落后的水輪發(fā)電機組和電氣設(shè)備進行增效擴容改造將原電站裝機容量從2×2.0MW改造為2×2.4MW具備可行性，增效擴容后多年平均年發(fā)電量可達2136.30萬kW·h，年凈增發(fā)電量544.30萬kW·h，年利用小時為4451h，改造效益顯著。

TV752

A

1004-7344（2016）18-0112-02

2016-6-1

胡光良（1979-），男，工程師，大學(xué)本科，主要從事水電站水力機械與水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計等相關(guān)工作。

吳林春（1974-），男，工程師，大學(xué)本科，主要從事水電站電氣一次、二次設(shè)計工作。